ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS DE LA TIERRA
TEMA: Fluidos de perforación: Filtro Prensa PRACTICA #:
10
ESTUDIANTES: Solano silva silva Williams Williams Javier Javier Uguña Guachilema Edison Josué MATERIA: Laboratorio de Petróleo PARALELO: PARALELO:
2_1
FECHA DE REALIZACION: 24 de enero de 2014 FECHA DE ENTREGA: 31 de enero de 2014 Semestre:
segundo término
Año: Año:
2013 – 2014
Fluidos de perforación: filtro prensa
Objetivos •
Objetivo general
Conocer el método del filtro prensa API baja temperatura/baja presión •
Objetivo especifico
Medir el volumen de filtrado o pérdida de agua que pasa hacia la formación permeable cuando el fluido es sometido a una presión diferencial y la costra de lodo de un fluido de perforación usando el método de filtrado API.
Introducción La práctica consistió en coger diferentes muestra de bentonita al 3, 5 y 8% luego colocarlo en un vaso con 200ml de agua para llevarlo a la mezcladora y una vez que esté bien homogenizada la mezcla la llevamos al filtro prensa por unos 30 minutos aproximadamente y debida a la presión aplicada quedando solo sólidos y resto de líquidos lo obteníamos en un cilindro graduado y por últimos procedimos a medir el pH de las muestras y realizar las diferentes observaciones de las muestras. Teoría Revoque.- se denomina al revestimiento exterior de mortero de agua, arena y cal o cemento, que se aplica, en una o más capas, a un paramento enfoscado previamente. El cemento proporciona dureza al acabado, y la cal flexibilidad, y, en función de la proporción de cada uno de estos componentes, se potencia la citada c aracterística. Es un tipo de acabado continuo cuyo fin es mejorar el aspecto y las características de las superficies de muros, tabiques y techos . Tipos de revoque
Revoco rayado: es una pasta rayable que contiene arena natural. Se debe trabajar con una llana de plástico o madera, para que los granos de arena marquen rayas en la masa cuando todavía está húmeda. Revoco rugoso o picado: es una pasta al agua, sin arena, que se puede aplicar con llana, rodillo o pistola. Se consiguen diferentes texturas utilizando: llana, paleta, rodillos de esponja gorda, o de goma, cepillos, cuando t odavía está húmeda.
Revoco liso: es un tipo de revestimiento continuo realizado al exterior de un paramento, con mortero de cal, yeso, cemento o mixto, que consta de varias capas de mortero, tendidas o proyectadas, de la misma o diferente composición y dosificación, y que admite diferentes acabados. Revoque ignífugo: es aquel tipo de revoco al que se añaden sustancias o materiales, con propiedades de resistencia frente al fuego. Se emplea para revestir t odo tipo de estructuras, paramentos, o cualquier otro elemento al que se tenga que incrementar su resistencia o estabilidad al fuego. Es muy utilizado para proteger estructuras metálicas conformadas por elementos de acero.
Filtrado.- Es la cantidad de fluido que invade la formación por acción de l a presión de la columna de lodo. La filtración ocurre cuando cualquier formación permeable es expuesta al lodo de perforación, a una presión mayor a la presión de formación. La presión causa que el filtrado fluya a través de la roca y deposite los sólidos del lodo en la pared del pozo (revoque). La filtración ocurre a condiciones tanto dinámicas como estáticas, durante las operaciones de perforación. La filtración bajo condiciones dinámicas ocurre mientras el fluido de perforación está circulando. La filtración estática ocurre en otros momentos durante las conexiones, los viajes o cuando los fluidos no están circulando. Fluido de perforación.- Un fluido de perforación, también llamado lodo, es una mezcla de un elemento líquido y sólidos que ayudan a trabajar en condiciones técnicas y seguras durante la perforación de un pozo. Funciones de los fluidos de perforación: El difícil medio en el que se realizan las operaciones de perforación subterránea incentivó la investigación y el desarrollo de fluidos de perforación que pueden desempeñar diversas funciones cruciales en el proceso de perforación: suspensión, control de presión, estabilización de las formaciones, flotabilidad, lubricación y enfriamiento. Suspensión.- El paso de los fluidos de perforación a través de la tubería y luego hacia la superficie alguna veces se interrumpe, ya sea por un problema o a fin de extraer la tubería del pozo para cambiar el trépano. Cuando la perforación se detiene, los detritos suspendidos en el fluido pueden descender al fondo del pozo y obstruir la perforación. Es por eso que los fluidos de perforación están diseñados con una propiedad muy interesante que permite resolver este problema. El espesor o la viscosidad del fluido se incrementan a medida que el movimiento del fluido se hace más lento. Cuando el fluido se detiene, se forma un gel espeso que mantiene los detritos de la roca en suspensión y evita que desciendan al fondo del pozo. Cuando el fluido comienza a moverse nuevamente, se torna cada vez menos espeso y vuelve a su estado anterior, es decir, se transforma en un fluido liviano y líquido. Control de presión.- Hay una imagen muy difundida que muestra petróleo brotando de una torre de perforación muy alta que parece tocar el cielo, mientras los trabajadores desbordan de
alegría por haber encontrado este preciado oro negro. En realidad, esas erupciones son poco comunes y no son motivo de celebración, dado que el objetivo es extraer petróleo en forma controlada. El lodo está diseñado para prevenir esos accidentes, ya que contrarresta la presión natural de los fluidos en las formaciones rocosas. Se debe alcanzar un equilibrio justo, en el que la presión que ejerce el fluido de perforación contra las paredes del pozo sea suficiente para contrarrestar la presión que ejercen las formaciones rocosas y el petróleo o gas, pero que no sea tan fuerte como para dañar el pozo. Si el peso del fluido de perforación fuese muy grande, podría provocar la fractura de la roca y el fluido de perforación se perdería en la tierra. La presión de un líquido depende de su densidad. Se pueden agregar ciertos químicos al fluido de perforación para aumentar su densidad y, por lo tanto, la presión que ejerce sobre las paredes del pozo. Es decir que la densidad del líquido puede regularse para satisfacer las condiciones del pozo. Estabilización de la formación rocosa expuesta.- El proceso de perforación consta de dos fases. Primero, la perforación se realiza a través de las rocas que no contienen petróleo. El objetivo es moverse lo más rápido posible y llegar a las rocas que contienen petróleo, es decir, al yacimiento. La prioridad es mantener estable la formación rocosa expuesta en el p ozo, mientras se evita la pérdida de fluido de perforación. Al mantener la presión del fluido de perforación por encima de la presión del fluido de los poros de la formación rocosa, existe una tendencia natural a que el fluido de perforación penetre en la roca permeable de la formación. El uso de aditivos especiales en el fluido de perforación evita que esto suceda. El fluido de perforación puede interactuar con la roca circundante de otras maneras. Por ejemplo, si la roca está cargada de sal, el agua disolverá la sal y provocará inestabilidad en las paredes del pozo. En este caso, sería más conveniente utilizar un fluido a base de petróleo. También es posible que las formaciones rocosas con un alto contenido de arcilla tiendan a ser arrastradas por el agua. Estas formaciones necesitan un fluido inhibidor para mantener el pozo estable y evitar ensanchamientos o hundimientos. A medida que la perforación avanza, el pozo se reviste con un entubado de acero para darle estabilidad y crear una ruta para que el petróleo pueda salir a la superficie. Una vez que se llega al yacimiento, es posible que la composición del fluido de perforación deba cambiarse para evitar que se obstruyan los poros de la roca. Al mantener los poros abiertos el petróleo podrá fluir más fácilmente en el pozo y subir a la superficie con menos dificultad.
Fig. 1.1: Esquema de la estabilización de formación rocosa
Flotabilidad.- Un pozo puede encontrarse a miles de pies o metros de profundidad. Una tubería de perforación de acero de tanta longitud pesa muchas toneladas. La inmersión de la tubería de perforación en el fluido produce un efecto de flotación, que reduce su peso y hace que se ejerza menos presión sobre el mecanismo de perforación. Lubricación y enfriamiento.- Cuando el metal se mueve contra la roca, se produce fricción y calor. Los fluidos de perforación brindan lubricación y refrigeración para que el proceso continúe sin problemas y se pueda prolongar la vida útil del trépano. La lubricación puede ser de especial importancia para los pozos de alcance extendido u horizontal, en los que la fricción entre la tubería de perforación, el trépano y la superficie de la roca debe ser mínima.
Fig. 1.2: Broca de perforación
Equipo y Materiales: Papel filtro
Cronometro
Fig. 1.3: Tubería de perforación
Balanza Eléctrica
Cilindro graduado
Mezcladora
Filtro prensa
Bentonita
Equipos y Procedimientos para análisis de Fluidos de Perforación “Filtrado API”
Determinar el volumen de líquido o filtrado que pasa hacia la formación permeable cuando el fluido es sometido a una presión diferencial. Se utiliza de la siguiente manera:
Fig. 1.4: Filtro Prensa.
Fig. 1.5: Estructura de la celda.
Equipos Y Procedimientos para análisis de Fluido s de Perforación ‘’pH’’ Determinar el grado de acidez o basicidad del fluido para evitar problemas de corrosión y contaminación. El pH-metro es un instrumento utilizado para determinar el pH de soluciones acuosas, midiendo el electro potencial generado entre el electrodo especial de vidrio y el electrodo de referencia.
Presionar el botón on/off en ON para encender el medidor de pH
Ajustar la temperatura manualmente con la temperatura de la muestra.
Presionar el botón pH/mV hasta que el aviso en la pantalla indique el modo de medición deseado.
Retirar el electrodo de la solución de almacenamiento.
Enjuagar el electrodo con agua destilada.
Sumergir el electrodo en la solución a ser medida, después de pocos segundos el valor de pH se estabiliza.
Registrar el valor del pH o de mV. Observación: La escala del pH es logarítmica y va de 0 a 14. El pH de una solución se expresa como el logaritmo negativo del ion H+ (pH = logH+ )
Fig. 1.6: pH-metro en funcionamiento.
Procedimiento de la práctica
Recoger una muestra de fluido.
Armar la celda con el papel de filtro en su lugar.
Echar la muestra en la celda hasta ½ pulg. (13 mm) de la parte superior.
Meter la celda dentro del marco; colocar y ajustar la tapa sobre la c elda.
Colocar un cilindro graduado seco debajo del tubo de drenaje.
Cerrar la válvula de alivio y ajustar el regulador para que sea aplicada una presión de 100 ± 5 psi (690 ± 35 kPa) en 30 segundos o menos.
Mantener la presión a 100 ± 5 psi (690 ± 35 kPa) durante 30 minutos.
Cerrar el flujo con el regulador de presión y abrir con cuidado la válvula de alivio.
Registrar el volumen de filtrado en el cilindro graduado con precisión del más próximo mL. o
Nota: Si se usa un filtro prensa de media área, multiplicar por 2 el volumen del filtrado.
Aflojar la presión, verificar que ha sido descargada toda la presión, y retirar la celda del marco.
Desarmar la celda y descartar el lodo.
Dejar la costra de lodo sobre el papel y lavar ligeramente con el fluido base para quitar todo exceso de lodo.
Medir y registrar el espesor de la costra de lodo con aproximación de 1/32 pulg. (1.0 mm).
Cálculos: Determinación en gramos del porcentaje de Bentonita a usar en cada porcentaje: Porcentaje de bentonita= 3%
Porcentaje de bentonita= 5%
Porcentaje de bentonita= 8%
Datos de Presión (P) y tiempo (t) en la que estará sometida el procedimiento de la práctica: Presión a la que será sometida las muestra:
( ) ( ) Tiempo al que estará sometido a dicha presión:
Tabla de resultado de la observación de las distintas concentraciones de la muestra: Tabla de datos 1.2 %Concentración de Bentonita 3 5 8
Cantidad de Filtrado (ml) 50 22 20
Capa
Grosor (ml)
pH
Consistente Consistente Consistente
2,10 2,30 2,45
7 9 9
Gráficos durante la práctica:
Fig. 2.1: Utilizando la mezcladora
Fig. 2.2: Materiales usados en la
para hacer uniforme el lodo.
práctica.
Fig. 2.3: Muestra colocada y
Fig. 2.4: Destilación de la muestra
asegurada en el filtro prensa.
de lodo.
Recomendaciones
Observar que la muestra en la mezcladora quede en una sustancia uniforme.
Asegurar la celda en el filtro prensa debido a que se estaba trabajando con una presión considerable.
Usar la parte de la cola del Calibrador Vernier para poder tener una medida más precisa del ancho de la muestra sólida del lodo.
Conclusiones:
Las capas de la muestra mediante la observación se concluyeron que mostraban una estructura consistente, después de haberle aplicado cierta presión para filtrarla.
El pH de las muestras fueron diferentes debido a que se trabajó con diferentes porcentajes de concentración de la muestra (bentonita).
Bibliografía
Ciencias de la tierra (Una introducción a la geología física). Edward J. Tarbuck, Frederick K.Lutgens. Pearson Prentice Hall
SlideShare. Ing. Yuliana Lugo. Fluidos de Perforación. 21 de Noviembre de 2010. Visto el: 21 de Enero de 2014. En línea: http://www.slideshare.net/galenth/fluidos-de-perforacinpara-estudiar
Planetseed. Las diversas funciones de los Fluidos de Perforación. 18 de Agosto de 2011. Visto el: 21 de Enero de 2014. En línea: http://www.planetseed.com/es/relatedarticle/lasdiversas-funciones-de-los-fluidos-de-perforacion
Wikipedia. Viscosidad. 23 de Enero de 2014. Visto el: 23 de Enero de 2014. En línea: http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad
Schlumberger. Glosario de términos. Viscosidad de Embudo Marsh. 20 de Noviembre de 2012. Visto el: 21 de Enero de 2014.
