Fluidos de Perforación
Ensayos de Fluidos de Perforación
1 Sacar los recortes de terreno, terr eno, generados generados por el trépano, del pozo. 2 Controlar las presiones de Formación. 3 - Suspender Suspender los recortes recor tes al interrumpir interrumpir el bombeo, y permitir su su fácil remoción en superficie. 4 Sellar las Formaciones Permeables. 5 Mantener la estabilidad del hueco. 6 Minimizar Minimizar el Daño de Form For mación. 7 Enfriar, lubricar y proteger el trépano y columna perforadora. 8 Transmitir Potencia hidráulica a motores de fondo y trépano. 9 Facilitar Facilit ar la adecuada adecuada evaluación evaluación de las Form For maciones atravesadas. 10 Controlar la corrosión de las partes metálicas. 11 Facilitar Facilit ar la Cementación Cementación y Completació Completación n del d el pozo. 12 Minimizar Minimizar el impacto impacto sobre obr e el Medio Ambiente. Ambiente. –
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CIRCUITO DEL FLUIDO DE PERFORACION
IMPULSION
ASPIRACION
BOMBA
CAÑO DE SALIDA
ZARANDA
CIRCUITO DE LODO COLUMNA PERFORADORA
TREPANO
FIGURA 1
El API (Instituto Americano del Petróleo) ha recomendado métodos estándar para la realización de pruebas de campo y en laboratorio de los fluidos de perforación, cuyos procedimientos detallados pueden ser consultados en la publicación public ación de API titulada “Recommended Practice: Standard Procedure for Field Testing W ater-Based ater-Based (Oil(Oil -Based) Based) Drilling Drilli ng Fluids” [Práctica Recomendada: Recomendada: Procedimiento Estándar para la Prueba de Campo de los Fluidos de Perforación Base Agua (Base Aceite)], API RP 13B-1, 13B-2, y los suplementos (remitirse también a 13I para la Prueba en Laboratorio de los Fluidos de Perforación, 13J para la Prueba de las Salmueras - Aplica la Norma API 13B1 – 2000 – para Lodos de base agua. - Aplica la Norma API 13B2 – 1998 – para Lodos de base hidrocarburo.
Análisis Fluidos de Perforación – Base agua y Base B ase HC (WBM & OBM):
1.- E n sayos fí fí si cos cos: : 1.1 – Densidad (balanza de lodo – balanza presurizada). 1.2 – Reología (V ( Viscosidad, Viscosidad Viscosidad Plástica, P lástica, Punto Pu nto de Fluencia, Gele Geles). s). 1.3 – Filtrado API – Fi Filt ltrado rado AT ATAP (HT (H T-H -HP) P).. 1.4 – Porcentaje en volumen de sólidos, agua e hidroc h idrocarburos arburos.. 1.5 – Arena (I ( Impurezas). 1.6 – Estabilidad Eléctrica. 1.7 – Rangos o Bandas de Valores habituales.
1.1 - Densidad Densidad del del Fluido Fl uido (Peso (Peso del Lodo Lodo ) Instrumentos La densidad (comúnmente llamada ll amada peso del lodo) l odo) se mide con con una balanza de lodo de suficiente su ficiente precisión precisión para obtener obten er mediciones mediciones con un margen de de error de 0,1 lb/g l b/gal al (0,5 lb/pie3 lb /pie3 o 5 psi/1.000 p si/1.000 pies de profund profu ndidad). idad). A todos los efectos prácticos, la densidad significa el peso por volumen volumen unitario y se mide pesando pesand o el lodo. l odo. El peso del d el lodo se puede pu ede expresar expresar como gradiente de presión hidrostática h idrostática en lb/pul lb/p ulg.2 g.2 por 1.000 pies de profund p rofundidad idad vertical vertical (psi/1.000 pies), como densidad en lg/gal lg /gal,, lb/pie3, lb /pie3, o como Gravedad Gravedad Específica (SG) (ver la Tabla 1). BALANZA DE LODO Descripción La balanza de lodo (ver (ver la Figura F igura 1) 1) se compone principalmente principal mente de una u na base sobre la cual descansa d escansa un brazo graduado con con un vaso, tapa, cuchillo, cuch illo, nivel de burbuj burb uja a de aire, aire, caballero caball ero y contrapeso. Se coloca el vaso de d e volumen volumen constante constant e en un extremo extremo del brazo graduado, el cual tiene un contrapeso en el otro extremo. extremo. El E l vaso vaso y el brazo oscilan oscilan perpendicularmente perpend icularmente al cuchill cu chillo o horizontal, el cual descansa sobre el soporte, y son equilibrados desplazando despl azando el caballero a lo largo del brazo.
RECIPIENTE PARA EL LODO CON TRAPE TRAPES SO
ESC ALAS ALAS
Calibración 1. Retirar la tapa del vaso y llenar llenar completam completamente ente el vaso con agua agua pura pura o destilada. desti lada. 2. Volver Volver a colocar la tapa y secar s ecar con un trapo. 3. Colocar de nuevo el brazo de la balanza sobre la base, con el filo descansando sobre el punto de apoyo. 4. La burbu burbuja ja de nivel debería estar e star centrada cuand c uando o el e l contrapeso está en e n 8,33 lb/gal. lb/gal. Si no, ajustar usando el tornillo de calibración en el extremo del brazo de la balanza. Algu Algunas nas balanz balanzas no tienen tie nen tornillos tornillos de calibración calibració n y se requiere requiere añadir o remover granallas granallas de plom plomo o a través de la tapa de calibración. Procedimiento 1. Quitar la tapa del vaso y llenar llenar comp c ompletamente letamente el vaso con el lodo a probar. probar. 2. Volver Volver a poner la tapa y girar hasta que esté firmemente firmemente asentada, asegurán a segurándose dose que que parte del lodo sea expulsado a través del agujero de la tapa.
1.2 - Reolog eología ía del Fluido Fluido Embudo de Marsh Calibración Llenar el embudo embudo hasta la parte inferior infe rior de la malla (1.500 (1.5 00 ml) con agua dulce a 70±5°F. . El tiempo requerido para descargar 1 qt (946 ml) ml) debería ser 26 seg. ±0,5 ± 0,5 sec. Procedimiento 1. Mantenie Manteniendo ndo el e l embudo embudo en posición posici ón vertic ver tical, al, tapar el orificio con un dedo y verter la muestra de lodo recién obtenida a través de la malla dentro de un embudo limpio, hasta que el nivel del fluido llegue a la parte inferior de la malla (1.500 ml). 2. Retirar inmediatam inmediatamente ente el dedo del orifici o rificio o y medir medir el tiempo requerido para que el lodo llene el vaso receptor hasta el nivel de 1-qt indicado en el vaso. 3. Ajustar el resultado al segundo entero más próximo como indicación de viscosidad Marsh. Registrar la temperatura del fluido en grados Fahrenheit o Celsius.
Dial graduado Cilindro interior
Rotor
El lodo se coloca entre el ro tor y el cilindro exterior
El rotor puede girarse girarse a distintas velocidades
B) Viscosímetro Viscosímetro Rotativo (de clindros coaxiales) Descripción Los viscosímetros viscosímetros de indicación directa son instrumentos instru mentos de tipo rotativo accionados por un motor eléctrico o una un a manivela. manivela. El fluido fl uido de perforación está contenido contenid o dentro del espacio anular entre dos cilindros concéntricos. El cilindro cilind ro exteri exterior or o manguito mangu ito de rotor rotor es accionado a una u na velocidad rotacional (RPM – (RPM – revoluciones revoluciones por minuto) minu to) constante. constant e. La rotación rotación del manguito de rotor rotor en el fluido flu ido impone un torque sobre el balancín b alancín o cilindro interior. interior. Un resorte de torsión limita el movimi movimiento ento del balancín balanc ín y su desplazamiento d esplazamiento es indicado por un cuadrante acoplado acoplado al balancín. b alancín. Las constantes constant es del instrumento instrument o han sido ajustadas ajust adas de manera que q ue se pueda pu eda obtener la viscosidad visco sidad pl plástica ástica y el punt p unto o cedente usando las indicaciones deriv d erivadas adas de las velocidades del rotor de 600 y 300 RPM.
B) Viscosímetro Rotativo Descripción Des cripción del aparato Manguito de rotor Diámetro Diámetro interior 1,450 pulg pu lg.. (36,83 mm) Longitud total 3,425 pulg. pul g. (87,00 mm) Línea a 2,30 pulg. (58,4 mm) encima de la parte inferior del manguito. Dos líneas lín eas de agujeros aguj eros de 1/8 pulg pu lgada ada (3,18 mm) separados por 120 grados (2,09 radianes), alrededor del manguito de rotor, rotor, justo ju sto debajo de la l a línea trazada. Balancín Diámetro Diámetro 1,358 pul p ulg.(34,49 g.(34,49 mm) Longitud del cilindro 1,496 pul p ulg. g. (38,00 mm) El balancín está cerrado cerrado con una base plana y una u na parte superior ahusada. Constante del resorte resorte de d e torsión Deflexión de 386 dinas-cm/grado Velocidades del rotor: Alta velocidad: velocidad: 600 / 200 / 6 RPM Baja velocid velocidad: ad: 300 / 100 / 3 RPM
Modelo de Bingham Fluido plástico
t = tf + m p x g
f
Viscosidad Viscosidad plástica: VP (centipoises) (centipoises)= = L600 – L300 Punto de Fluencia:
PF (lbs/100pie2) = L300 - VP
Modelo Exponencial o Ley de Potencia
t Log
t n
K
t = K x gn
g
Log
g
Indice Indi ce de comportamiento comportamiento de flujo flujo:: n = 3,32 3,32 x log L600 Indice Indi ce de consistencia: consistencia: K = L600 L300 n 1022 Model odelo o de Herschl Herschleyey-Bulckl Bulckley ey n´ = [log [log ( t2 – to / t1- to) / log(g2/ g1)]
(Potenciaa m odifica (Potenci odificada): da):
K´ = (t2- to) / γ n´)
1) Procedimiento para la Determinación Determinación de la Viscosidad Vi scosidad Aparente, Aparente, la la Viscosidad Plástica (VP, PV) y el Punto de Fluencia (PF, PC, YP) 1. Colocar la muestra recién agitada dentro dent ro de un vaso vaso térmico y ajustar aju star la superficie sup erficie del lodo lod o al nivel nivel de d e la línea lí nea trazada en el manguito mang uito de rotor. 2. Calentar o enfriar la muestra hasta 120ºF (49ºC). Agitar Agitar lentamente l entamente mientras se ajusta la temperatura. 3. Arrancar Arrancar el motor colocando el conmutador conmutad or en la posició p osición n de alta velocidad, velocidad, con la palanca p alanca de cambio de d e velocidad velocidad en la l a posición más baja. Esperar que q ue el cuadrante cuadrant e indique indiqu e un valor constante constant e y registrar la indicación obtenida a 600 RPM. Cambiar las velocidades solamente cuando cu ando el el motor está en marcha. 4. Ajustar el conmutador conmu tador a la velocidad de d e 300 300 RPM. Esperar que q ue el cuadrante indique indiqu e un valor valor constante constant e y registrar registrar el valor indicado para 300 RPM. RPM. 5. Vi Viscosidad scosidad plástica p lástica en centipoise = indicación a 600 RPM menos indicación a 300 300 RPM (ver la l a Figura Modelo Modelo de Bingham). Bin gham). 6. Pun Punto to de Fluencia Flu encia en lb/100 pies2 = indicación a 300 RPM menos viscosidad viscosidad plástica pl ástica en centipoise. 7. Vi Viscosidad scosidad aparente ap arente en centipoise centip oise = indicación a 600 RPM dividida por
2) Procedimi Procedimiento ento para la l a Determinación Determi nación del Esfuerzo de Gel (Geles) 1. Agitar la l a muestra a 600 600 RPM durante duran te aproximadamente aproximadamente 15 segundos segun dos y levantar lentamente el mecanismo de cambio de velocidad hasta la posición neutra. 2. Apagar el motor y esperar 10 segund segu ndos. os. 3. Poner el conmutador conmu tador en la posición de baja baj a velocidad velocidad a 3 RPM y registrar las unidades de deflexión máxima en lb/100 lb /100 pies2 como esfuerzo de gel g el a 10 segundos.. Si el indicador del cuadrante no vuelve a ponerse a cero con segundos c on el motor apagado, no se debe reposicionar el conmutador. 4. Repetir las etapas 1 y 2, pero dejar un tiempo de 10 minutos y luego poner el conmutador conmut ador en la l a posición posición de d e baja velocidad velocidad 3 RPM y registrar las unidades de deflexión máxima como esfuerzo de gel a 10 minutos minu tos.. 5. Repetir las etapas 1 y 2, pero dejar un tiempo de 30 minutos y luego poner el conmutador conmut ador en la l a posición posición de d e baja velocidad velocidad 3 RPM y registrar las unidades de deflexión máxima como esfuerzo de gel a 30 minutos minu tos.. Indicar la temperatura medida.
1.3 - Filtr Filtrado ado API API y Revoque Revoque Manometro
CO2
Lodo Papel filtro Malla
Probe Probe ta grad g radua uada da para medir el el li quid ui do fil trad trado o
1.3 - Filtrado Filtrado API y Revoque Revoque Procedimiento 1. Mantener antener disponi disponible ble una presió presión n de aire aire,, CO 2 o N2 de 100 100 psi. p si. 2. Retirar la tapa de la parte inferior de la celda limpia y seca. Colocar la junta de sello en una un a ranura en buen bu en estado y volver volver la celda al revés revés para llenarla. Cualquier Cualqu ier daño mecánico podría p odría perjudicar perju dicar la hermeticidad h ermeticidad de la celda. Obturar la entrada con con un dedo. 3. Llenar la celda con lodo hasta ¼ pulg p ulgada ada de la ranura de la junta. ju nta. Colocar Colocar el papel filtro (Whatman (Whatman Nº 50 o equivalente) equivalente) encima de la junta. jun ta. Coloca Colocarr la tapa encima del papel filtro con las bridas de la tapa entre las bridas de la celda, y girar en sentido horario hasta que qu e quede quede apretada a mano. Invertir Invertir la l a celda, introducir introduc ir el el empalme macho de la celda cel da dentro del empalme hembra del filtro prensa y girar g irar en cualquier sentido para bloquear. 4. Colocar un cilindro cilind ro graduado apropiado apropiado debajo del orificio de d e descarga de filtrado para recibir el filtrado. 5. Abrir la l a válvula válvula de d e entrada aplicando aplicand o presión sobre la celda. celd a. (Se puede observar observar que qu e la agu aguja ja oscila rápidamente hacia abajo a medida que la presión llena ll ena la celda.) 6. La prueba p rueba de API dura normalmente 30 minutos. minut os. Al término de la prueba, p rueba, cerrar cerrar la la válvula. Después de desconectar la fuente de presión, la presión se purgará automáticamente. Retirar la celda. Reportar los centímetros cúbicos/30 min y verificar el revoque.
1.3 - Filtr Filtrado ado API API y Revoque Revoque
V2 V1
t1 = t2 =
1 7,5
mi n mi n
V1 = V2 =
6,5 15,5
cm3 cm3
V2 - V1 =
Vsp
t2
t1
VSP = V2 -
t1
V2 - VSP t2
t2 x ( V2 - V1) t2
t2 VSP = V30min =
1,3 29,7
cm3 cm3
t1
Filtro Prensa de ATAP (HTHP) API #I pru eba estándar estánd ar de filtrado filtr ado ATAP se realiza realiz a a (La prueba una un a temperatura de 300ºF 300ºF (148ºC) y una presión diferencial de 500 500 psi. p si. Descripción 1. Celda exterior exterior calefactora montada sobre un soporte. 2. Una celda de muestra mu estra con una presión de régimen de 1.000 psi (superficie (su perficie de filtro de 3,5 pulg.2). 3. Termómetro o termocupla electrónica (indicaciones hasta h asta 500ºF 500ºF [260ºC [ 260ºC]). ]). 4. Regulador Regul ador de montaje superior sup erior con la capacidad de regular 1.000 psi provenientes provenientes de cualquier cualq uier fuente fuent e de presión presión utilizada. 5. Receptor de d e filtrado (se recomiend recomienda a uno un o de 100 ml) diseñado para soportar una un a contrapresión de régimen de por lo menos 500 psi. 6. Cilindro graduado para captar el filtrado. OBSERVACIÓN: Tener mucho cuidado al realizar la prueba de ATAP. Mantener todo el equipo en condiciones seguras de
1.3 - Filtr Filtrado ado API API y Revoque Revoque Prueba a temperaturas de 300ºF (149ºC) o menores 1. Enchuf En chufar ar la celda celd a exteri exterior or calefactora cal efactora en el voltaje correcto para la l a unidad. Colocar el termómetro en la cubeta cu beta del termómetro proporcionada en la parte exterior exterior de la envuelta. 2. Precalentar la celda unos un os 10ºF 10ºF por p or encima encima de la temperatura t emperatura de prueba, y si es necesario, necesario, mantener esa temperatura t emperatura ajustando ajustand o el termostato. t ermostato. Verificar Verificar todas las juntas ju ntas de sello y realizar los reempl reemplazos azos necesarios. necesarios. 3. Agitar la l a muestra de lodo durante durant e 10 minutos y verter verter el lodo l odo dentro de la l a celda, asegurándose que el vástago de válvula sobre el cuerpo cuerp o de la celda esté cerrado. No se debe llenar ll enar la celda a más de 1/2 pulgada pul gada de la l a parte superior del borde. 4. Colocar un trozo de papel p apel filtro (Whatman Nº 50 o equivalente) encima d el borde. 5. Asentar Asentar correctamente correctamente la tapa, alinear y apretar los l os tornillos prisioneros con cavidad cavidad hexagonal. Asegurarse Asegurarse que q ue ambos vástagos de válvula válvula estén cerrados y luego lu ego colocar la celda dentro dent ro de la l a envuelt envuelta a calefactora. Bloquear Bloqu ear la celda dentro del cilindro calefactor con un movimiento movimiento de torsión. OBSERVACIÓN: El cuerpo de la celda debe colocarse dentro del cilindro calefactor con el extremo que contiene el papel filtro hacia abajo.
1.3 - Filtr Filtrado ado API API y Revoque Revoque 6. Transferir Transferir el termómetro al alojamiento correspondiente correspondiente en el cuerpo de la celda. 7. Colocar la unidad un idad de presión sobre la válvula superior su perior y bloqu b loquearla earla con el seguro de cierre (pin). 8. Colocar el receptor de contrapresión inferior sobre la válvula válvula inferior y bloquearlo bloqu earlo 9. Apl Aplicar icar una un a presión presión de 100 psi a ambos amb os reguladores de presión y abrir el vástago vástago de válvula válvula superior sup erior dando dand o un cuarto cu arto de vuelt vuelta a en sentido sentid o antihorario. antihorario. 10. Cuando se alcanza alcanz a la temperatura temperatura de prueba, p rueba, aumentar la presión presión de la la reguladora regul adora de presió p resión n superio sup eriorr hasta 600 psi y abrir el vástago de d e válvula válvula inferior dando dand o un cuarto cu arto de vuelt vuelta a en sentido horario para iniciar la l a filtración. El filtrado f iltrado será captado en un cilindro graduado durante durante un peri p eriodo odo de 30 minutos. 11. Durante Durant e la prueba, pru eba, la temperatura temperatura de prueba pru eba debería ser mantenida dentro de ±5ºF. ±5ºF. Purgar una un a pequeña pequ eña cantidad de d e filtrado cuando cuan do la contrapresión excede excede 100 psi. 12. Después de 30 minutos, minu tos, cerrar cerrar ambas válvulas y aflojar los tornillos tornil los en en T del regulador regul ador.. Purgar el filtrado fil trado y la l a presión del receptor inferior y luego lu ego purgar purg ar la presión del regulador regu lador superior. superior. Retirar Retirar el regulador regu lador y el receptor superio sup eriores. res. Retirar Retirar la celda de la envuelta calefactora y enfriarla a la l a temperatura temperatura ambiente, manteniéndola manteniénd ola en una posición vertical. CUIDADO: La celda aún contiene presión.
1.3 - Filtr Filtrado ado API API y Revoque Revoque 13. Mientras Mientras que la celda se está enfriando, medir la cantidad de filtrado captado y dup d uplicar licar el valor obtenido obtenid o en en el ensayo. Registrar los resultados result ados en mililitross de filtrado, junto con la mililitro temperatura de prueba. 14. Una vez que q ue la celda cel da se ha enfriado, purgar pu rgar con cuidado la presión del d el vástago vástago situado enfrente del papel filtro. Cerrar la válvula y abrir el otro extremo con cuidado cuidad o para purgar purg ar cualquier cualq uier presión que qu e esté presente. Desmontar una vez que q ue se ha purgad p urgado o toda la l a presión, presión, y desechar la muestra de lodo. Observar visualmente visualmente y tomar nota de la condición del revoqu revoque. e. Éste se s e puede pu ede medir en 1/32 de pulgada.
1.4 - Porcentaje orcentaje de sólidos/Hidrocarb sólidos/Hidrocarburo uross Procedimiento: Retorta Retorta o Ministil Mi nistil 1. Dejar que qu e la muestra mu estra de lodo se enfríe a la temperatura ambiente. 2. Desmontar la l a retorta retorta y lubricar lu bricar las roscas del vaso vaso de muestra con grasa g rasa para altas temperaturas temp eraturas (Nev (NevererSeez®). Llenar el vaso vaso de muestra con el fluido fl uido a probar casi hasta el nivel máximo. máximo. Colocar la l a tapa del vaso vaso de muestra mu estra girando firmemente firmemente y escurriendo el exceso exceso de fluido flu ido para obtener obten er el volumen volumen exacto – se requiere un volum volumen en de 10, 20 ó 50 ml. Limpiar el fluido flu ido derramado sobre la tapa y las l as roscas. roscas. 3. Llenar la cámara de d e expansión expansión superio sup eriorr con virutas finas de acero y luego l uego atornill atornillar ar el el vaso de muestra a la cámara de d e expansión. expansión. Las virutas virutas de acero deberían atrapar los sólidos extraídos por ebullición. Manten Mantener er el montaje vertical vertical para evitar evitar que qu e el el lodo fluya dentro del tubo tu bo de drenaje. 4. Introducir Introdu cir o atornillar atornill ar el el tubo tubo de drenaje dentro del orificio en la extremidad extremidad del condensador, cond ensador, asentándolo firmemente. El cilindro cilind ro graduado que está calibrado calibrad o para leer en porcentajes porcentaj es debería estar sujetado suj etado al
1.4 - Porcentaje orcentaje de sólidos/Hidrocarb sólidos/Hidrocarburo uross 5. Enchufar En chufar el cable de alimentación alimentación en el voltaje correcto y mantener la unidad encendida hasta que termine la destilación, lo cual puede tardar 30/45 minutos según las características del contenido de petróleo, agua y sólidos. 6. Dejar enfriar el destilado a la temperatura ambiente. 7. Leer el porcentaje porcentaj e de agua, agu a, petróleo y sólidos directamente en la probeta graduada. Una o dos d os gotas de solución solu ción atomizada ayudará a definir el contacto petróleo-agua, después de leer el porcentaje de sólidos. 8. Al final de d e la prueba, pru eba, enfriar enfriar completamente, completament e, limpiar y secar el montaje mont aje de retorta. 9. Hacer circular un producto limpiador de tubos tub os a través través del orificio del d el condensador condensad or y del tubo de descarga de la retorta, para limpiar y mantener mant ener el calibre de los orificios. OBSERVACIÓN: No permitir que el tubo de descarga se tapone.
1.4 - Porcentaje orcentaje de sólidos/Hidrocarb sólidos/Hidrocarburo uross Calcular: 1. Densidad de d e lodo (g/cm3); SGLODO = peso p eso del lodo (lb/gal) (lb/ gal) x 0,1199 0,11994. 4. 2. Gramos de d e lodo en la retorta: g de d e lodo lod o = Valor Valor C – Valor B. 3. Gramos o cm3 de agua agu a destilada Valor Valor C – Valor D. Calcular Calcul ar el el porcentaje porcentaj e en en volumen de sólidos: sólid os: Fracción de sólidos = (C (C – – B) B) – – SGLODO x (C – (C – D) C – B % sólidos = 100 x fracción volumétrica volumétrica de sólidos ppg , Peso Peso de la retorta s/lodo s/l odo = 317,45 g (B), Ejemplo: Lodo campo Dens. = 12,70 ppg, Peso de la l a retorta retorta c/lodo c/l odo = 348,31 348,31 g (C), Peso de d e la retorta al final = 332,69 g (D) Densidad = 12,70 lb/gal lb/g al * 0,12 = 1,523 g/cm3 = 1,523 kg/lt kg/l t = 1523 1523 kg/m3 kg/ m3 Peso del lodo = 348,31 g – g – 317,45 317,45 g = 30,86 g de lodo Peso de agua agu a = 348,31 348,31 g – 332,69 332,69 g = 15,62 g de agua Fracción Vol. De sólidos = (30,86 – (30,86 – (1,52*15,62))/30,86 = 0,2307 % de sólidos = 100*0,2307 = 23,07%
1.4 - Porcentaje orcentaje de sólidos/Hidrocarb sólidos/Hidrocarburo uross Calcular: 1. Densidad de lodo (g/cm3); (g/ cm3); SGLODO = peso del lodo (lb/gal) (lb/ gal) x 0,12. 2. Gramos de d e lodo en la retorta: g de d e lodo lod o = Valor Valor C – Valor B. 3. Gramos o cm3 de agua agu a destilada Valor Valor C – Valor D. Calcular Calcul ar el el porcentaje porcentaj e en en volumen de sólidos: sólid os: Fracción de sólidos = (C – (C – B) – B) – SGLODO x (C – (C – D) C – B % sólidos = 100 x fracción volumétrica volumétrica de sólidos ppg , Peso Peso de la retorta s/lodo s/l odo = 317,45 g (B), Ejemplo: Lodo campo Dens. = 12,70 ppg, Peso de la l a retorta retorta c/lodo c/l odo = 348,31 348,31 g (C), Peso de d e la retorta al final = 332,69 g (D) Densidad = 12,70 lb/gal lb/g al * 0,12 = 1,523 g/cm3 = 1,523 kg/lt kg/l t = 1523 1523 kg/m3 kg/ m3 Peso del lodo = 348,31 g – g – 317,45 317,45 g = 30,86 g de lodo Peso de agua agu a = 348,31 348,31 g – 332,69 332,69 g = 15,62 g de agua Fracción Vol. De sólidos = (30,86 – (30,86 – (1,52*15,62))/30,86 = 0,2307 % de sólidos = 100*0,2307 = 23,07%
1.5 - Medición Medición del del Porcen Porcentaje taje de Arena (Impurezas) Filtro Filtro de 200 mes h
Embudo
Nivel Nivel que i ndica hasta donde completar con agua Nivel Nivel que indica hasta donde completar con lodo Escala de 0 a 20 que indica el % de arena
Procedimiento 1. Llenar de lodo el tu bo medidor de vidrio hasta la marca señalada. Añadir Añadir agua hasta la siguiente marca. Tapar Tapar la boca del tubo t ubo con el pulgar pul gar y agitar enérgicamente. 2. Verter Verter la mezcla sobre la malla, mall a, añadir añadir más agua al tubo, tub o, agitar y verter de d e nuevo sobre la malla. Repetir hasta h asta que el agua de lavado esté clara. Lavar Lavar la arena retenida por la malla. 3. Colocar el embudo embud o en en la parte superior su perior de la malla. Introducir la extremidad del embudo dentro del orificio orificio del d el tubo tub o de vidrio. Usando un chorro fino de agua agu a pulverizada, enj enjuagar uagar la malla para arrastrar la arena dentro del tubo. Esperar que qu e la arena se asiente. Usando las graduaciones gradu aciones del tubo, leer el porcentaje de volu vo lumen men de arena.
1.7 – Rango habitual Fluidos de Perforación (WBM) – base agua:
1.- Ensayos fís físicos icos (valo (valore ress “aceptables”):
1.1 – Densidad (sin densificar) = 9,10 a 9,50 ppg (1092 a 1140 gr/l) – Mínima posible, posible, o la requerida por el Tramo del pozo en particular. 1.2 – Reología - Tramo I (12 ¼”): V.E. = 50 a 90 seg. - V. P. = 6 a 12 cps. – P. F. = 16 a 36 lb/100 ft2 – Geles 10”/10´/30´= 6 – 10 / 20 – 80 / 40 – 100 lb/100 ft2
1.2 – Reología - Tramo II (8 ¾”): V.E. = 45 a 65 seg. - V. P. = 10 a 16 cps. – P. F. = 16 a 24 lb/100 ft2 – lodo no densificado Geles 10”/10´/30´= 4 – 8 / 20 – 50 / 30 - 60 lb/100 lb/100 ft2 ft2
1.3 – Filtr Filtrado ado API API – Tramo I = < 20 cc – Tramo II = < 7 cc – Revoque fino y plástico 1.4 – % sólidos Tramo II < 8% – LGS < 5% - para un lodo no densificado, para lodos densificados densif icados hacer las correcci corr ecciones ones por el densificante agregado. 1.5 – Arena (Impurezas) (Impurezas) < 0.30% - si excede 0,30% revisar zarandas. zarandas.
1.6 – Estabilidad Estabil idad Eléctrica Eléctr ica (para OBM) OBM) Se usa un medidor medid or de estabilid estabilidad ad eléctrica para medir la estabilidad estabilid ad relativa relativa de una un a emulsión de agua en aceite. aceite. Esta medición medición es realizada mediante el uso u so de un par de electrodos de placa pl aca separados separados precisa y permanentemente, sumergidos en una muestra de fluido. flu ido. Se usa una fuente de alimentación de corriente continua con tinua (CC) (CC) para p ara proporcionar un voltaj voltaje e de corriente corriente alterna (CA) (CA) que qu e es es aplicado apl icado al al electrodo según un régimen constante de aumento del voltaje. El voltaj voltaje e al cual cu al la emulsión se vuelve conductora es indica ind icado do por el flujo flu jo de corriente entre los electrodos de placa; pl aca; al completar el circuito, (1) la l a luz indicadora se encenderá cuando cuand o se usa un u n medidor medidor de cuadrante cuadrant e manual o (2) la l a indicación indicación numérica se estabilizará cuando se usa un medidor de lectura l ectura directa. directa.
1.7 – Rango habitual Fluidos de Perforación (OBM) – base HC:
1.- Ensayos fís físicos icos (valo (valore ress “aceptables”):
1.1 – Densidad (sin densificar) densificar) = 8,80 a 9,10 ppg (1056 a 1092 gr/l) – Mínima posible, o la requerida por el Tramo del pozo en particular. 1.2 – Reología - Tramo I (12 ¼”): V.E. = 45 a 70 seg. - V. P. = 6 a 12 cps. – P. F. = 12 a 24 lb/100 l b/100 ft2 – Geles 10”/10´/30´= 2 – 5 / 8 – 30 / 10 – 50 lb/100 ft2
1.2 – Reología - Tramo II (8 ¾”): V.E. = 40 a 55 seg. - V. P. = 8 a 14 cps. – P. F. = 12 a 22 lb/100 l b/100 ft2 – lodo no densificado Geles 10”/10´/30´= 2 – 4 / 6 – 20 / 8 - 40 lb/100 lb/100 ft2 ft2
1.3 – Filtrado ATAP (HTHP) – Tramo I = < 16 cc – Tramo II = < 7 cc – Sin agua Revoque fino y plástico 1.4 – % sólidos Tramo II < 8% – LGS < 5% - para un lodo no densificado, para lodos densificados densif icados hacer las correcc cor recciones iones por el densificante agregado. 1.5 – Arena (Impurezas) (Impurezas) < 0.30% - si excede 0,30% revisar zarandas zarandas..
1.6
–
Estabilidad Eléctrica - entre 500 a 1000 mV (dependerá del pozo y lodo)
Análisis de Fluidos de Perforación – base agua: 2.- E n sayos Qu í mi cos cos: :
2.1 – MBT (Capacidad de Az Azul ul de Metileno Meti leno – CEC). 2.2 – pH. 2.3 – Al Alca calin linida idade dess (Pm - Pf – Mf). 2.4 – CO2 / Carbonatos – Tren de Gas Garret. 2.5 – Cloruros. 2.6 – Dureza total – Calcio y Magnesio. 2.7 – PH PHPA PA lib libre. re. 2.8 – Potasio Potasio y otras determinaciones. 2.9 – Rango o banda de valores habituales. habit uales.
2.1 - Capacidad Capacidad de Azul Azul de Metileno Metil eno (MBT) (MBT) Equipo 1. Jeringa de 3 ml, bureta b ureta de 10 ml. 2. Micropipeta de 0,5 ml. 3. Matraz Erlenmeyer Erl enmeyer de 250 ml con tapón de caucho. 4. Bureta o pipeta de 10 10 ml. ml . 5. Cilindro Cilind ro graduado de 50 ml. 6. Varilla de agitación. 7. Placa Pl aca calent calentadora. adora. 8. Papel filtro: f iltro: 11 11 cm de d e diámetro, diámetro, Whatman Nº 1 o equivalente. Reactivos 1. Solución de azul de metileno: 1 ml = 0,01 miliequiv miliequ ivalentes alentes 3,74 g de azul de metileno de calidad USP (C16H18N3SCl•3H2O) por litro. 2. Peróxido Peróxido de hidrógeno, solución al 3%. 3. Solución Solu ción de ácido sulfúrico su lfúrico 5 N.
2.1 – MB MBT T - Proced rocedimien imiento to 1. Añadir 2 ml de lodo (o un volumen adecuado de lodo que requiera de 2 a 10 ml de reactivo) a 10 ml ml de agua a gua en el matra matrazz Erlenmeye Erlenmeyer. r. Añadir 15 ml de peróxido peróxido de hidrógeno hidrógeno de 3% y 0,5 ml ml de la la solución de ácido sulfúrico 5 N, N, y mezclar revolviendo revo lviendo antes de calentar. calenta r. Herv Hervir ir a fuego lento lento durante 10 1 0 minutos. minutos. Diluir con agua hasta obtener una solución so lución de aproximadamente aproximadamente 50 ml. ml. OBSERVACI OBSERV ACIÓN: ÓN: Además de la bentonita, los l os lodos de perforación perforació n suelen contener otras substancias que absorben ab sorben el azul de met metileno. ileno. El tr tratam atamiento iento con peróxido de hidrógeno tiene tiene por objeto ob jeto eliminar el efecto efe cto de las materias materias orgáni orgánicas cas tales tales como CMC (carboxi (c arboximet metilcel ilcelulos ulosa), a), poliacril poli acrilatos, atos, lign lignosulfo osulfonatos natos y lignitos. lign itos. 2. Añadir la solución de azul de metileno, agregando cada vez una cantidad de 0,5 ml de la bureta o pipeta al matraz. Después de cada adición, introducir el tapón de caucho y agitar el contenido del matraz durante unos 30 segundos. Mientras que los sólidos están est án suspendidos, extraer extrae r una gota del del matra matrazz con c on una varilla var illa de vidrio y colocarla sobre el papel filtro. Se alcanza alcanza el pun punto to final de la valoración va loración cuando cuando el e l colorante aparece en la forma forma de un un círculo c írculo azul azul verdoso v erdoso alrededor alrededor de los los sólidos teñidos. 3. Al detectar detec tar el e l color azul azul verdoso ver doso que se está propagando propagando a partir del punto, punto, agitar el matra matrazz durante durante 2 minutos minutos adicionales y añadir aña dir otra gota al papel filtro. fi ltro. Si se observa otro círculo c írculo azul azul verdoso, el punto punto final de la la valoración v aloración ha sido alcanzado. alcanzado. Si el círculo no aparece, repetir la operación anterior hasta que una gota extraída después después de agitar por 2 minutos minutos muestre el color azul verdoso. 4. Registrar el volumen (ml) de solución de azul de metileno usado. 5. Capacidad de azul de metileno (MBT) del lodo MBT según el sistema inglés (lb/bbl) = (cm3 de azul de metileno/cm3 de lodo) x 5
2.2 - Medición del pH (varitas Indicadoras) ndicadoras) Descripción Las varitas varitas indicadores de pH “colorpHast” están revestidos revestidos con indicadores ind icadores cuyo color depende del pH del fluido donde se introducen los palillos. Se propo p roporcio rcionan nan tablas tabl as de colores colores estándar estánd ar para fines de comparación comparación con el palill p alillo o de prueba, lo cual permite estimar estimar el pH p H con con una precisi precisión ón de ± 0,5 sobre todo el rango rango de pH. p H. Procedimiento 1. Colocar un palillo palil lo indicador de pH p H en en el lodo l odo y dejarlo hasta que el color se estabilice, lo cual cu al requiere requiere generalmente generalmente menos menos de un minuto. Enjuagar Enj uagar el el palillo palil lo con con agua desionizada, sin secar con un trapo. 2. Comparar los colores del palillo pal illo con el el patrón de color proporcionado y estimar el pH del d el lodo. lodo. 3. Aju Ajustar star el pH p H del lodo a la l a unidad de pH 0,5 más próxima.
2.2 - Medición Medición del del pH (con (con electrodo electrodo)) Procedimiento 1. Obtener Ob tener la muestra de fluido fl uido a probar y dejar que alcance alcance la l a temperatura de 75±5ºF (24±3ºC). 2. Dejar que qu e las soluciones sol uciones amortigu amortiguadoras adoras alcancen alcancen la l a misma temperatura que el fluido flu ido a probar. Para obten obtener er una medida precisa del pH del fluido fluid o de la prueba, la solución amortiguadora y el electrodo de referencia deben estar a la misma temperatura. El pH de la solución sol ución amortiguadora amortiguadora indicado ind icado en en la etiqueta del recipiente sólo es para p ara 75ºF (24ºC). Para calibrar calib rar a otra temperatura, se debe usar el pH efectivo de la solución amortiguadora amortiguad ora a esa temperatura. Tablas Tablas de valores valores del pH de la solución amortiguadora a diferentes temperaturas pueden ser obtenidas del fabricante y deberían d eberían ser ser usadas us adas en el el procedimiento de calibración. calibración. 3. Limpiar los electrodos – electrodos – lavarlos con agua destilada destil ada y secar. secar. 4. Colocar la l a sonda dentro de la solución amortiguad amortiguadora ora de pH 7,0. 5. Activar Activar el medidor med idor,, esperar esperar 60 segundos segun dos para que qu e la indicación se estabilice. Si la indicación del medidor no se estabiliza, estabil iza, consultar los procedimientos procedimientos de limpieza. 6. Medir la temperatura t emperatura de la soluc solución ión amortigu amortiguadora adora de pH 7,0. 7. Fijar Fij ar esta esta temperatura temp eratura sobre sobre el botón de d e “temperatura”. “temperatura”. 8. Fijar Fij ar la indicación indicación del d el medidor medidor a “7,0” usando u sando el el botón de d e “calibración”. “calibración”. 9. Enjuagar y secar la sonda.
2.2 - Medición Medición del del pH (con (con electrodo electrodo)) Procedimiento (cont.) 10. Repetir las Etapas 6 a 9 usando usand o una solución solu ción amortiguadora de pH 4,0 ó 10,0. Usar la solución solu ción de pH p H 4,0 4,0 para la l a muestra de bajo pH, o la solución de pH 10,0 para la l a muestra alcalina. Aju Ajustar star el medidor a “4,0” o “10,0” respectivamente, respectivamente, usando el botón de “temperatura”. 11. Controlar de nuevo el medidor con la l a solución amortiguadora de pH 7,0. Si la indicación ha cambiado, fijarla de nuev nu evo o a “7,0” con el botón b otón de “calibración”. Repetir las Etapas 6 a 11. 11. Si el medidor no n o se calibra correctamente, correctamente, reacond reacondicionar icionar o reemplazar los electrodos de la l a manera manera indicada en los procedimie p rocedimientos ntos de limpieza. 12. Si el medidor calibra cal ibra correctamente, correctamente, enju en juagar agar y secar los electrodos. Colocar la muestra a probar. Esperar unos 60 segundos segun dos para que la indicación se estabilice. 13. Registrar el pH medido, medid o, junto jun to con la l a temperatura temperatura de la muestra mu estra probada. Indicar si se probó el lodo o el filtrado.
2.3 - Alcalinidad (Pf, (Pf, Mf, Pm Pm y Contenido Contenido de Cal) Cal ) Equipo Los siguientes materiales son necesarios para determinar la alcalinidad alcalin idad y el contenido de cal de los l os fluidos fluid os de perforación: 1. Solución Solu ción ácida normalizada, 0,02 N (N/50); ácido sulfúrico sul fúrico o nítrico nít rico (OBSERVAC (OBSERVACIÓN: IÓN: También se puede p uede utilizar la l a solución solu ción ácida ácida normalizada 0,1N (N/10), pero convirtiéndola al equiva equ ivalent lente e ml 0,02 N multiplicand multip licando o por 5). 2. Solución indicadora de fenolftaleína. 3. Solución Solu ción indicadora de d e anaranjado de metilo/verde metilo/verde de d e bromocresol. API API recomiend recomienda a al anaranjado de metilo (amarillo a rosado). 4. Recipiente de valoración, valoración, 100 a 150 150 ml, ml , preferiblemente blanco. 5. Pipetas graduadas: una de 1 ml y otra de 10 ml. 6. Varilla de agitación. 7. Una jeringa de 1 ml. 8. Medidor de pH con electrodo electrod o de vidrio (sugerido).
2.3 - Alcalinidad (Pf, (Pf, Mf, Pm Pm y Contenido de Cal)
Procedimiento (Pf, Mf) 1. Medir 1 ml de filtrado f iltrado dentro del recipiente recipiente de valoración valoración y añadir añadir 5 ml de agua desionizada. 2. Añadir Añadir 2 o más gotas g otas de indicador ind icador de fenolftaleína. fenolftaleín a. Si la l a solución solu ción se vuelve rosada. 3. Añadir Añadir ácido 0,02 N gota a gota de la pipeta, agitando agitand o hasta que q ue el el color rosado desaparezca. Si la l a muestra está está tan coloreada que qu e no se puede observar observar el cambio de color del d el indicador, el punto pun to final será tomado cuando cuand o el pH cae a 8,3, según sea medido por el medidor de pH con electrodo de d e vidrio. vidrio. (La muestra puede ser diluida dilu ida con agua destilada.) 4. Indicar la alcalinidad alc alinidad de fenolftaleína fenolftaleín a del filtrado, fil trado, Pf, como número de ml de ácido 0,02 N requeridos por ml de d e filtrado para lograr el el punto pun to final. 5. Añadir Añadir 3 a 4 gotas g otas de indicador ind icador de anaranjado anaranjado de metil/verde de d e bromocresol a la misma muestra que q ue fue utilizada para medir Pf; un u n color verde verde aparecerá. aparecerá. 6. Valorar con ácido 0,02 N hasta que el color se vuelva amarillo, ocurrirá a pH 4,3. 7. Mf se indica ind ica como como el volu volumen men total (ml) de ácido utilizado u tilizado para Pf más esta última últ ima valoración. Ejemplo: Si se utilizó ut ilizó 0,5 0,5 ml de ácido para valorar valorar el punt p unto o final de fenolftaleína, fenolft aleína, Pf es 0,5. Si se utilizó ut ilizó un vo volu lumen men adicional de ácido de 0,3 ml para valorar valorar hasta h asta el punto pun to
2.3 - Alcalinidad (Pf, (Pf, Mf, Pm Pm y Contenido Contenido de Cal) Cal ) 2 – Procedimiento para la l a Alcalinidad del lodo (Pm) Medir Medir 1 ml de lodo dentro dent ro del recipiente de valoración valoración utilizando util izando la jeringa. j eringa. Diluir Diluir la muestra de lodo l odo con 25 ml de agua agu a destilada. Añadir Añadir 5 gotas de indicador ind icador de fenolftaleína, fenolf taleína, y durante d urante la agitación, agitación, añadir añadir ácido 0,02 N o ácido 0,1 N hasta que qu e el el color rosa desaparezca d esaparezca.. Si la muestra está tan coloreada que q ue no se puede pu ede observar observar el cambio de color del indicador, el pun p unto to final será tomado cuando cuand o el pH p H cae a 8,3, según sea medido con electrodo de vidrio. vidrio. Indicar la alcalinidad de fenolftaleína fenolftaleín a del lodo, Pm, como número de ml de ácido 0,02 N (N/50) (N/50) requeridos por ml de d e lodo. Si se utiliza u tiliza el ácido ácido 0,1 N, Pm = 5 x ml de ácido 0,1 N por ml de lodo.
3) Procedimiento para el Contenido Contenid o de Cal Determinar Determinar Pf y Pm de la manera descrita en los párrafos que anteceden. Determinar Determinar la l a fracción volumétrica volumétrica del agua en el lodo, Fw (fracción decimal de agua), usando usand o el valor valor obtenido durante du rante la prueba de retorta. Indicar Indicar el contenido de cal del lodo en lb/bbl lb /bbl,, calculado a partir de la l a siguiente ecuación: Cal (lb/bb (lb /bbl) l) = 0,26 x (Pm – (Pm – FwPf).
2.3 - Alcalinidad (Pf, (Pf, Mf, Pm Pm y Contenido Contenido de Cal) Cal ) Fundame Fund amento nto y análisis de las l as A Alcalinid lcalinidades ades – Pf, Mf El principio princ ipio teórico teórico es que solamente solamente existen existen tres t res especies iónicas presentes p resentes en los lodos base agua: OH- = Oxhidrilos, Oxhidril os, que dan pH “bueno”, “buen o”, CO 3H- = Bicarbonatos (HCO 3-) y Carbonatos (CO32- ) .Con la primera titulación titul ación ( Pf ) se s e neutralizan neutral izan todos los oxhidrilos (pasan (p asan a H 2O) y los Carbonatos (CO 32-) presentes, que qu e pasan a Bicarbonatos (HCO (HCO 3-) . Siguiendo Siguiend o la titul t itulación ación se neutralizan neut ralizan todos los Bicarbonatos presentes ( Mf ).
Pf = 0
0
0
1220*Mf
2Pf < Mf
0
1200*Pf
1220(Mf – 2Pf)
2Pf = Mf
0
1200*Pf
0
2Pf > Mf
340*(2Pf – Mf)
1200(Mf – Pf)
0
Pf = Mf
340*Mf
0
0
Análisis simplista – para contemplar los lo s Sulfatos (SO42-) presentes se usa Cloruro de Bario (BaC (BaCll2 Precipita los Sulfatos como baritina baritina (BaSO (BaSO4).
2.3 - Alcalinidad (Pf, (Pf, Mf, Pm Pm y Contenido Contenido de Cal) Cal ) Alcalinidad (P1 Alcalinidad (P1 y P2) P2) - Procedimie Procedimiento nto 1. Medir 1 ml de filtrado dentro del recipiente de valoración valoración y añadir añadir 24 ml de agua desionizada. 2. Añadir Añadir 2 ml de hidróxi h idróxido do de d e sodio 0,1 N y agitar bien. Medir Medir el pH con el papel pH o el medidor de d e pH. Si el pH es 11,4 11,4 o mayor, mayor, pasar p asar a la siguiente etapa. Si el pH es menor de 11,4, añadir 2 ml más de hidróxido de sodio 0,1 N. 3. Utilizando Utilizand o el el cilindro cilind ro graduado, medir 2 ml de d e cloruro de bario y añadir añadir al recipiente de valoración. valoración. Añadir Añadir 2 a 4 gotas de d e fenolftaleína, fenolftaleín a, agitando. OBSERVACIÓN: No se debe usar la boca para pipetar; la solución de cloruro de bario es venenosa. 4. Valorar Valorar inmediatamente in mediatamente la mezcla con ácido sulfúrico sul fúrico normal, normal, hasta que q ue el el color rosado empiece a desaparecer (o hasta obtener obten er el el pH 8,3 con el medidor medid or de pH). El color puede p uede reaparecer reaparecer después d espués de poco tiempo; suspender susp ender la valoració valoración. n. 5. Indicar la alcalinidad, P1, como ml de ácido sulfúrico 0,02 N requerido para valorar el punto final de fenolftaleína. Procedimiento: P2 (en blanco) 1. Omitir el filtrado, f iltrado, pero por lo demás repetir el mismo procedimiento que qu e fue ejecutado para P1, utilizando util izando exactamente exactamente las mismas cantidades can tidades de agua y reactivos. reactivos. Valorar utilizando util izando los mismos mismos procedimie p rocedimientos ntos que para P1. 2. Indicar la alcalinidad, P2, como volumen (ml) de ácido sulfúrico 0,02 N requerido
2.3 - Alcalinidad (Pf, (Pf, Mf, Pm Pm y Contenido Contenido de Cal) Cal ) Cálculos para P1 y P2 Dentro de las limitaciones, las l as diferentes alcalinidades iónicas pueden ser calculadas calcul adas con P1 y P2, de la siguiente manera: Cuando P1 > P2 OH – (mg/l (mg/l)) = 340 x (P1 – (P1 – P2) CO3 2 – (mg/l) = 1.200 x [Pf – [Pf – (P1 (P1 – – P2)] Cuando P1 < P2 HCO3 – (mg/l (mg/l)) = 1.220 x (P2 – (P2 – P1) CO3 2 – (mg/l (mg/l)) = 1.200 x Pf Aunque Aunqu e este método es una un a mejor mejor aproximació aproximación n a analizar las especies iónicas iónicas que qu e aportan a la alcalinidad, alcalinidad , ya que precipita los sulfatos presentes, no contempl a iones presentes como Silicatos, Fosfatos, Alu Aluminatos minatos y otros. Alcalinid Alcalinid ad por OH- genera ge nera lodos estables. estables. Las otras otras alcalinid alca linid ades ade s pueden ind icar lodos inestables inesta bles con prob lemas lema s de estabilid estabilid ad reológi reológica ca y filtrado 2- - (contamin ación ación CO ). 3 /H C O 3
Nunca decidir tratamientos tratamientos en base b ase a un solo Ensayo o Dato.
2.4 - Prueba rueba del Tren Tren de gas gas de Garrett (GGT) para CO2 / Carbonatos Carbonatos Propósito Este procedimie p rocedimiento nto utiliza ut iliza el Tren Tren de d e Gas de Garrett, analizando analizand o los carbonatos solubles en una muestra mu estra de filtrado de un fluido de perforació perforación n base agua. El tubo tu bo Dräger de CO 2 responde al gas CO 2 que qu e pasa por él, volviéndose volviéndose morado. La longitud de la mancha depende principalmente principalmente de la cantidad de CO 2 presente, pero también es sensible sensib le al caudal caud al y al volumen volumen total de d e gas que pasa a través través del tubo. tub o. Por lo tanto, para obtener obt ener resul resultados tados más precisos, el gas g as que sale del tren de gas debe primero primero ser ser capturado en una bolsa 1- 1 para permitir permitir que el CO 2 se mezcle uniformemente u niformemente con el gas g as portador. portador. Los tubos tub os Dräger Dräger de CO 2 son muy sensibles al uso incorrecto. El filtrado no debe contener sólidos. Por lo tanto se debe d ebe desechar el primer chorro de filtrado, porque éste puede p uede contener partículas partícu las de CaCO CaCO 3 que qu e pueden causar errores errores por sobreestimación. sobreestimación. Se hace pasar p asar el contenido cont enido de la l a bolsa desde la bolsa a través través del tubo tub o Dräger mediante 10 carreras de la bomba de mano Dräger. Dräger. Esta técnica producirá produ cirá la aspiración de un volumen exacto exacto de 1 litro l itro de gas a través través del tubo.
2.4 - Prueba Prueba del Tre Tren n de gas de Garrett (GGT) para CO2 / Carbonatos Equipo 1. Agua Agua desionizada. 2. Antiespu Antiespumante mante de alcohol octílico. octíl ico. 3. Ácido Ácid o sulfúrico, aproximadamente aproximadamente 5 N, de calidad para p ara reactiv reactivos. os. 4. Aparato Aparato del Tren Tren de d e Gas de Garrett. 5. Tub Tubo o de análisis de d e CO2 Dräger, marcado “CO 2 100/a” de 100 a 3.000 ppm. pp m. Factor Factor = 2,5 (verificar (verificar si el factor ha cambiado). 6. Bolsa 1-1 Dräger, nº 762425. 7. Bomba manual de vacío vacío del “Detector de Múltiples Gases” Dräger. Dräger. 8. Llave de d e paso de cristal, 8 mm, calibre de d e dos vías. vías. 9. Jeringas hipodérmicas: hipod érmicas: una de 10 10 ml con una aguja de calibre 21 (para el ácido), una de 10 ml, una de 5 ml y una de 2,5 ml. 10. Cartuchos de gas N2O. También También se puede p uede usar gas de d e nitrógeno o helio h elio en botellas. Estos Estos cartuchos no deben ser usados u sados en ninguna ningu na otra prueba.
2.4 - Prueba Prueba del del Tren de gas gas de Garrett Garrett (GGT) para CO2 / Carbonatos Carbonato s 1) Identificación del Tubo Dräger. Dräger. Cálculos Usando el volumen de muestra medido, medid o, la longitud longitu d de la mancha morada del tubo tub o Dräger y el factor f actor de tubo tu bo de 2,5 (ver la l a Tabla Tabla 3), calcular calcul ar la cantidad de carbonatos solubles solub les en en la muestra de d e filtrado usando la siguiente ecuación: ecuación: CO2 – (mg/l) = (long. mancha mancha del tubo x 2,5) 2,5) / ml de muestra de filtrado filtrado
25 - 750
10
CO 2 100/a
2,5*
50 - 1500
5
CO 2 100/a
2,5*
100 - 3000
2,5
CO 2 100/a
2,5*
250 - 7500
1
CO 2 100/a
2,5*
*OBSERVACIÓN *OBSERVACIÓN:: El factor de d e tubo tubo de “2,5” “ 2,5” es aplicable para para los nuevos tubos, CO 2 100/a (nº cat. 101811) con una escala esc ala de 100 10 0 a 3.000. 3.00 0. Los anti antiguos guos tubos usan un factor de tubo de 25.000 con una una escala es cala de 0,01 a 0,3%.
2.5 - Determin Determinación ación de Cloruros Cloruros (Cl (Cl –) Propósito La prueba de sal, o cloruro, cl oruro, es muy importante en las áreas áreas donde dond e la sal puede p uede contaminar el fluido fl uido de perforación. perforación. Esto incluye incl uye la mayoría de los campos de petróleo del mundo. mun do. La La sal puede pu ede provenir provenir del agua agu a de preparación, preparación, bolsas, bols as, capas discontinuas, discontin uas, napas de agua salada o de la misma agua asociada asociada al petróleo. Equipo Los siguientes siguient es materiales materiales son necesarios necesarios para p ara determinar la concentració concent ración n iónica de cloruro en el filtrado filt rado de lodo. 1. Solución Solu ción de nitrato n itrato de plata, 0,0282N o 0,282N (fuerte) AgNO3, AgNO3, almacenada al macenada en en un cilindro cilind ro opaco o de color ámbar. 2. Solución Solu ción indicadora de cromato de potasio. p otasio. 3. Solución Solu ción de ácido sulfúrico su lfúrico o nítrico 0,02 N. 4. Agu Agua a destilada. destil ada. 5. Dos pipetas pip etas graduadas: una de 1 ml y otra de 10 ml. 6. Recipiente de valoración, valoración, 100 a 150 150 ml, preferiblemente preferibl emente blanco. bl anco. 7. Varilla de agitación. Procedimiento 1. Medir 1 o 2 ml de d e filtrado filt rado dentro de un u n recipiente de valoración. valoración. 2. Añadir Añadir la cantidad cant idad de ácido ácido requerida requ erida para la valoració valoración n de Pf. Pf .
2.5 - Determin Determinación ación de Cloruros Cloruros (Cl (Cl –) Procedimiento 1. Medir 1 o 2 ml de d e filtrado filt rado dentro de un u n recipiente de valoración. valoración. 2. Añadir Añadir la cantidad cant idad de ácido ácido requerida requ erida para la valoració valoración n de Pf. Pf . 3. Añadir Añadir 25 ml de d e agua destilada y 10 gotas de la solución solu ción de cromato de potasio. Agitar continuamente continuament e y valorar con la solución solu ción normal de nitrato de plata, gota a gota de la l a pipeta, hasta que el color pase de amarillo a rojo anaranjado y permanezca en este color durante 30 segundos. 4. Registrar el número de ml de nitrato n itrato de plata requeridos para lograr el el punto pu nto final. (Si se utiliza ut iliza más de 10 ml de solución soluc ión de nitrato de plata pl ata 0,282N, 0,282N, considerar repetir la prueba prueb a con con una un a muestra más más pequeña p equeña de filtrado medida con con precisió p recisión, n, o diluir d iluir usando el el factor de dilución.) Cálculos Si la concentración iónica de d e cloruro del filtrado es es inferio inf eriorr a 10.000 mg/l, mg/ l, utilizar la solución de nitrato nitrato de plata 0,028 0,0282 2 N equivalente equivalente a 0,001 g de ion Cl- por ml. Indicar la concent concentració ración n iónica de cloruro del filtrado en miligramos miligramos por litro, calculada calcul ada de la siguiente s iguiente manera: manera: Cl – (mg/l (mg/l)) = ml de nitrato de plata pl ata 0,028 0,0282 2 N x 1.000 ml de d e filtrado
2.5 - Determin Determinación ación de Cloruros Cloruros (Cl (Cl –) Cálculos Si la concentración iónica de d e cloruro del filtrado es es mayor de 10.000 10.000 mg/l, mg/l , utilizar el el nitrato de plata pl ata 0,282 0,282 N (equivalente (equivalente a 0,01 0,01 g de ión ión Cl- por ml.) Indicar Indicar la la concentración iónica de cloruro cl oruro del filtrado filt rado en en mg/l, mg/ l, calculada calcul ada de la siguiente sigu iente manera: Cl – (mg/l (mg/l)) = ml de nitrato de plata pl ata 0,282 N x 10.000 ml de d e filtrado Para cualquier cualq uier normalidad de nitrato de plata: p lata: Cl – (mg/l (mg/l)) = (N x 35,000 35,000 x ml util utilizado) izado) / ml de muestra de d e filtrado
Contenido Contenido de sal a partir part ir del contenido de Cloruros Sal de mar
1,804* mg/l de Cl-
Cloruro de sodio (NaCl)
1,648* mg/l de Cl -
Cloruro de Potasio (KCl)
2,103* mg/l de Cl -
Cloruro de Calcio (CaCl 2)
1,565* mg/l de Cl-
2.6 2. 6 - De Determ termina inación ción de Calcio Calcio Propósito El agua que qu e contiene una gran cantidad de d e sales disueltas disuelt as de calcio y magnesio magn esio se llama “agua dura”. La dureza d ureza del agu agua a en el hogar suele ser indicada ind icada por lo difícil que resulta hacer espuma con el jabón. En muchos campos de petróleo, petróleo, el agua disponible disponib le es bastante bastant e dura. Las arcillas de perforaci p erforación ón tienen bajos puntos pun tos de fluencia flu encia cuando son mezcladas en agua agu a dura. Cuanto Cuanto más dura du ra sea sea el agua, ag ua, más bentonita bent onita será necesar n ecesaria ia para obtener un lodo con un u n esfuerzo esfuerzo de d e gel satisfactorio. En casos extremos, extremos, se ha determinado que es económico tratar el agua químicamente qu ímicamente antes de d e usarla para mezclar el el lodo, pero en general esto no resulta result a económico. económico. Sin embargo, cuando cuand o se puede elegir elegir entre dos d os o más fuentes fuent es de agua para el equipo de perforación, se recomienda realizar una un a simple prueba para seleccionar la más suave de estas fuentes. fuent es. Los ingenieros de campo están familiarizados con l os efectos efectos sobre el lodo l odo cuando se perforan formaciones de anhidrita an hidrita (sulfato de calcio) o de yeso. El calcio puede p uede ser ser arrastrado durante du rante la perforaci p erforación ón de los l os tapones de cemento cemento y a veces al penetrar p enetrar en en las l as secciones secciones de d e lutita lu tita caliza. Cualquier Cualq uier contaminación extensa extensa de calcio puede pued e producir produ cir grandes pérdidas de agua y altos alt os geles. El efecto perjudicial del cemento sobre la Pm más alta se debe a la alta alcalinidad (contenido de cal).
Dureza Dureza Total Total - Ca Calcio lcio y Magnesio Magnesio juntos Procedimiento – Análisis Cualitativo Colocar 1 a 3 ml de filtrado dentro del tubo t ubo de ensayo. Añadir Añadir unas u nas cuantas gotas de oxalato oxalato amónico saturado. satu rado. La formación de d e un precipitado precipitado blanco bl anco indica la presencia de calcio. Registrar el resultado resul tado como como ligero, mediano o pesado. Equipo - Análisis Análisis Cuantitativo Cuantitativo para para Ca Calcio lcio y Magnesio juntos (Dureza (Dureza Total) Total) 1. Solución de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) (Versenato Estándar) 0,01 M (1 ml = 400 mg Ca2+ o 1.000 mg CaCO3). 2. Solución Sol ución amortigu amortiguadora adora fuerte (hidróx (hid róxido ido amónico/cloruro amónico). 3. Solución Solu ción de Indicador Ind icador Calmagite Calmagite 4. Recipiente de valoración, valoración, 100 a 150 150 ml, preferiblemente preferibl emente blanco. bl anco. 5. Tres Tres pipetas p ipetas graduadas: una de 1 ml, una de 5 ml y una u na de 10 ml. 6. Cilindro Cilind ro graduado, gradu ado, 50 ml. 7. Agu Agua a destilada. destil ada. 8. Varilla de agitación. 9. Solución Solu ción de NaOH 8N o KOH. 10. Indicador Calcon o Calver II. 11. Cuchara/espátula Cuchara/espátul a de porcelana. 12. Agente Agente de enmascaramiento: enmascaramiento: volu volumen men de mezcla 1:1:2 de d e trietanolamina: tetraetilenopentamina: agua agu a (API). (API).
Dureza Dureza Total Total - Ca Calcio lcio y Magnesio Magnesio juntos Procedimiento (dureza total como Ca2+) 1. Añadir Añadir aprox ap roximadamente imadamente 20 ml de agua destilada destilad a al recipiente recipient e de valoración. valoración. 2. Añadir Añadir 1 ml del agua o filtrado fil trado a probar. 3. Añadir Añadir 1 ml de solución amortigu amortiguadora adora fuerte (base de NH 4OH). 4. Añadir Añadir unas un as 6 gotas de Calmagite y mezclar con una un a varilla varilla de d e agitación. agitación. Un color rojo tinto aparecerá si la muestra contiene con tiene calcio y/o magnesio. 5. Usando una un a pipeta, valorar valorar con c on la l a Solución de Versenato Versenato Estándar, agitand agitando o continuamente continu amente hasta que la muestra se vuelva azul por primera vez, vez, sin que qu e quede qu ede ningún ning ún rastro rastro de d e rojo. Registrar Registrar el número de ml de solución solu ción de Versenato Versenato Estándar E stándar utilizados. util izados. (Si se debe medir el magnesio magn esio como en el Procedimiento Procedimiento 2, registrar este valor como “A” ml.) Cálculos Dureza total como Ca2+ Ca2+ (mg/l (mg/l)) = ml de d e Versenato Versenato Estándar Est ándar x 400 400 / ml de muestra CaCO3 CaC O3 (mg/l (mg/l)) = ml de Versenato Versenato Estándar Estánd ar x 1.000 / ml de muestra
Concentración de Polímero PHPA Propósito Los polímeros polím eros PHPA PHPA son aditivos de d e lodo que ayudan a estabilizar las arcillas en un pozo. El siguiente siguient e análisis determinará los polímeros libres disponibles disponib les para adsorberse en la pared del pozo y sobre los l os recortes recortes (cuttings) (cutt ings) generados. Equipo 1. Placa Pl aca calent calentadora/agitador adora/agitador magn magnético ético con con varillas varillas magnéticas de agitación. agitación. 2. Dos matraces Erlenmeyer de 125 125 ml. ml . 3. Agu Agua a destilada. destil ada. 4. Solución Solu ción de ácido bórico, b órico, 2% en peso. p eso. 5. Indicador Ind icador de Rojo Rojo de d e Metilo. 6. Solución Solu ción de hidróxi h idróxido do de d e sodio 6 N. 7. 0,70 a 1,0 metros de d e tubo de goma con un diámetro interior (D.I.) de 0,25 pulgada. 8. Tapón Tapón de caucho cauc ho nº 6 con un u n agujero de 0,25 pulgada. pul gada. 9. Solución Solu ción de ácido sulfúrico su lfúrico 0,02 N. 10. Antiespumante de silicona (i.e. Dow-Corning Dow-Corning 84 AFC-78). AFC-78). 11. Tubo de vidrio vidrio con un diámetro exterior exterior (D.E.) de 0,25 pulg pu lgada ada – – pulido al fuego (2 secciones de 3 a 4 pulg pu lgadas adas de largo).
Concentración de Polímero PHPA Procedimiento 1. Acoplar Acoplar las dos d os secciones secciones del tub t ubo o de vidrio a cada c ada extremo extremo del tubo de goma. Insertar un extremo extremo dentro del tapón de caucho de manera que el extremo extremo del tubo esté alineado precisamente con la parte p arte inferior inferior del tapón. tap ón. 2. Añadir Añadir 25 ml de d e la solución de ácido ácido bórico b órico y 6 gotas de Indicador Ind icador de Rojo Rojo de Metilo Metilo a un matraz Erlenmeyer. Este es el matraz colector. Tomar Tomar nota del color col or original, el cual cu al debería ser rosa/rojo, pero no amarillo. 3. Añadir Añadir 50 ml de d e agua destilada, 2 ml de antiespumante antiespu mante de silicona y 10 ml de de lodo entero en el otro matraz Erlenmeyer (éste es el matraz de reacción). reacción). Si la concentración de PHPA PHPA activa activa es mayor de 1,5 lb/b l b/bbl bl (4,3 (4,3 kg/m3), o si la concentración de PHPA PHPA líquida líq uida es es mayor de d e 4,5 lb/bbl lb/ bbl (12,8 (12,8 kg/m3), kg /m3), utilizar 5 ml de lodo entero, y luego lu ego doblar dobl ar el el valor del d el result resultado. ado. 4. Colocar el matraz de reacción que q ue contiene el lodo sobre la placa calentadora y comenzar a agitar. Añadir Añadir 3 ml de d e solución de hidróxido de sodio 6 N y colocar col ocar inmediatamente el tapón tap ón de caucho en el matraz. 5. Sumergir Su mergir el otro otro extremo del tubo tu bo (pipeta de Pasteur, si es utilizada) u tilizada) dentro de la solución de ácido bórico de 2%/rojo de metilo. metil o. 6. Calentar durante du rante 45 a 60 minutos, minu tos, permitiendo permitiendo una un a ebullición ebull ición moderada. Un volu volumen men de aproximadamente aproximadamente 25 ml debería condensarse conden sarse en el matraz colector durante du rante este periodo, produciendo produciend o un cambio de color de rosa a amarillo.
Concentración de Polímero PHPA Procedimiento (cont.) 7. Ajustar el calor de d e manera manera que qu e no sea sea ni demasia d emasiado do caliente calient e ni demasiado demasiado frío como para producir produ cir el retroceso del fluido. fl uido. Si la placa calentadora calienta con un ciclo intermitente in termitente (encendiéndose y apagándose repetidamente), repetidamente), el enfriamie enf riamiento nto permitirá la aspiración aspiración de d e la solución de ácido bórico fuera fu era del matraz (hará sifón). Después de captar el volumen de 25 ml, retirar el tapón y purgar cualquier líquido dentro dent ro del matraz colector. Titular itul ar por retorno el el contenido del matraz colector al color rojo/rosa original con la solución de H2SO4 0,02 N y registrar la l a cantidad de ácido utilizada. 8. La concentración de PHPA PHPA puede pu ede ser determinada a p artir del gráfico correcto. Acordarse Acordarse de d e doblar el valor valor del d el resultado resultad o si se utiliza una muestra de 5 ml.
Otras Determinaciones Concentración Concentración del ión Potasio (K+) Cuando es necesari n ecesario o determinar la l a concentración iónica iónica de d e potasio, existen existen varios varios métodos, con varillas indicadoras ind icadoras (como el pH) p H) o por determinación química. Óxido de Zinc (ZnO) y Carbonato básico de Cinc (ZnCO3•Zn(OH)2) El óxido óxido de Zinc y el carbonato d e Zinc pueden ser utilizados para secuestrar el sulfuro sulfu ro de hidrógeno (H (H2S) en los fluidos flu idos de perforación. perforación. Concentración Concentración iónica ióni ca de Nitrato Nitrato (NO3-) Muchas veces resulta resul ta difícil identificar los fluidos fl uidos recup recuperados erados de las pruebas de la formación (DST) (DST) como filtrado o agua agu a irreductib irreductible. le. Cuando el ion nitrato es utilizado ut ilizado como elemento trazador/indicador trazador/ind icador en el filtrado fil trado de lodo, se puede pu ede determinar su concentración. Existen ensayos ensayos específicos para para contenido de glicol glicol,, de sulfatos, de fosfatos, etc. de acuerdo al requerimiento requerimiento espec específico ífico del d el lodo o los aditivos a determinar.
2.9 - Rango ango de valores valores habituales habituales 2.- E nsayos Quími cos cos: :
2.1 – MBT – recomendado inferior a 70 kg/m3 al final del pozo. 2.2 – pH – dependiendo del sistema de fluido, entre 7,0 a 8,5 final. 2.3 – Alcalinid Alcalinidades ades (Pm - Pf – Mf) – Im Importante portante que Pf exista y que sea bajo, 0,05/0.20 cc – Mf puede llegar lle gar a ser 10 veces veces Pf P f sin problemas, Pm entre 0,0 a 0,80 cc. 2.4 – CO2 / Carbonatos – Tren de Gas Garret – Depende de de los pozos pozos of offs fset et - Valores de CO2 de hasta 1500 mg/l no son raros. 2.5 – Cloruros – para lodos de agua dulce no deberían exceder exc eder los 2000 mg/l. mg/l. 2.6 – Dureza total – Calcio y Magnesio – Entre 100 ppm y 300 ppm – Si existe Calcio libre (al menos 100 ppm), ppm), no existirá e xistirá contaminación contaminación Carbonato/Bicarbonato – Mas de 300 ppm de Calcio afectan afectan el rendimiento de la benton bentonita ita y los l os polímeros presentes. 2.7 – PHPA libre – si se desea PHPA libre, mantener por lo menos 1,0 lb/bbl = 2,85 kg/m3. 2.8 – Potasio Potasio y otras determinaciones. deter minaciones. – Depende de cada c ada aditivo – para Potasio alcanza alcanz a con 500 a 1000 mg/l libres. Para Bisulfito, Bisulfito, secuestrante de O 2, unas 100 ppm.
Fluidos de Perforación Consideraciones Importantes: Los resultados de los ensayos deben ser analizados en su conjunto. •
Un parámetro fuera f uera de los rangos habituales es una luz amarilla, nunca proceder proceder en base a un solo dato dat o. •
Un diagnóstico correcto correcto permitirá una rápida y eficaz ef icaz solución al problema. Las unidades de Control geológico (Mud logging) son una herramienta muy útil.
•
Conviene analizar los análisis del lodo junto a los recortes en zarandas (f (forma, orma, tamaño y cantidad), cantidad) , el comportamiento del sondeo (arrastr (arrastres, es, tor t orque), que), la l a presión de la bomba (aumento, variaciones), etc •
¿Preguntas?