Lignosulfanatos y Sus Con Tam in Antes

Universidad de Oriente Núcleo de Monagas Escuela de Ingeniería de Petróleo Maturín- Monagas-Venezuela

ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DE LOS SISTEMAS DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN LIGNOSULFONATOS Y SUS CONTAMINANTES (BICARBONATOS – CARBONATOS)

Revisado por:

Realizado por:

Prof. Ing. Jesús Otahola

Anayeli Medina

C.I. 19.258.663

Jhoreannys Saldivia

C.I. 19.315.145

César Vásquez

C.I. 15.278.254

Moisés Vivenes

C.I. 19.446.264

Sección 01

[Escribir el nombre de la compañía]

[Escribir el título del documento]

Jordanics Gil

C.I. 18.414.077

Julio Vázquez

C.I. 17.750.477

Enis Narváez

C.I. 18.079.008

Manuel Zambrano

C.I. 18.880.362

Maturín, Junio de 2010

SUMARIO

Un fluido de perforación es útil al momento de la perforación de un pozo de petróleo, de allí la importancia en su adecuada selección para una exitosa perforación del hoyo. Durante el proceso de perforación se atraviesan atraviesan muchas zonas que contaminan el lodo causando que las propiedades físicas del mismo se vean vean afec afecta tada das s por por el cont contam amin inan ante te,, cabe cabe dest destac acar ar que que esto estos s son son parámetros parámetros que deben deben ser controlados controlados al momento momento de perforar el hoyo para hacer el trabajo mucho más efectivo y seguro. La cont contam amin inac ació ión n de un lodo lodo a base base de agua agua como como el lodo lodo tipo tipo lignosulfonato se presenta cuando empieza a notarse cambios como un punto cedente alto, resistencia de geles altos, viscosidad excesiva, variaciones en el pH y en en su su densida densidad. d. Este comportam comportamiento iento del lodo es ocasionad ocasionado o por por la acción de algún elemento contaminante, entre los cuales se tienen el cemento, la sal, el carbonato y los bicarbonatos, y entre otros están los gases ácidos como el H2S y C O2, por por nomb nombra rarr algu alguno nos s de los los que que son son mayo mayorm rmen ente te predecibles durante la perforación. A la hora de formular o preparar un fluido de perforación se debe tomar en cuenta que el lodo cumpla con las especificaciones y funciones para los cuales es requerido. Los lodos lignosulfonato son fluidos que permiten un mayor control del pH, además además funcionan funcionan como controlad controladores ores de filtrado, filtrado, ya que estos estos generan generan un efecto desfloculante en el fluido. Los aditivos utilizados para formular el lodo lignosulfo lignosulfonato nato en el laboratorio laboratorio son el carbonox y el enviro-thin. enviro-thin. Se realizaron realizaron estudios de cómo varían las propiedades variando las concentraciones de los mismos.



Jordanics Gil

C.I. 18.414.077

Julio Vázquez

C.I. 17.750.477

Enis Narváez

C.I. 18.079.008

Manuel Zambrano

C.I. 18.880.362

Maturín, Junio de 2010

SUMARIO

Un fluido de perforación es útil al momento de la perforación de un pozo de petróleo, de allí la importancia en su adecuada selección para una exitosa perforación del hoyo. Durante el proceso de perforación se atraviesan atraviesan muchas zonas que contaminan el lodo causando que las propiedades físicas del mismo se vean vean afec afecta tada das s por por el cont contam amin inan ante te,, cabe cabe dest destac acar ar que que esto estos s son son parámetros parámetros que deben deben ser controlados controlados al momento momento de perforar el hoyo para hacer el trabajo mucho más efectivo y seguro. La cont contam amin inac ació ión n de un lodo lodo a base base de agua agua como como el lodo lodo tipo tipo lignosulfonato se presenta cuando empieza a notarse cambios como un punto cedente alto, resistencia de geles altos, viscosidad excesiva, variaciones en el pH y en en su su densida densidad. d. Este comportam comportamiento iento del lodo es ocasionad ocasionado o por por la acción de algún elemento contaminante, entre los cuales se tienen el cemento, la sal, el carbonato y los bicarbonatos, y entre otros están los gases ácidos como el H2S y C O2, por por nomb nombra rarr algu alguno nos s de los los que que son son mayo mayorm rmen ente te predecibles durante la perforación. A la hora de formular o preparar un fluido de perforación se debe tomar en cuenta que el lodo cumpla con las especificaciones y funciones para los cuales es requerido. Los lodos lignosulfonato son fluidos que permiten un mayor control del pH, además además funcionan funcionan como controlad controladores ores de filtrado, filtrado, ya que estos estos generan generan un efecto desfloculante en el fluido. Los aditivos utilizados para formular el lodo lignosulfo lignosulfonato nato en el laboratorio laboratorio son el carbonox y el enviro-thin. enviro-thin. Se realizaron realizaron estudios de cómo varían las propiedades variando las concentraciones de los mismos.


[Escribir el título del documento] Los contaminantes utilizados en la práctica fueron el carbonato y bicarbonato con el fin de simular los efectos de contaminación que se pueden generar durante la etapa de perforación o mediante los tratamientos aplicados a los fluidos de perforación. perforación. La idea de realizar realizar esta contaminación es comparar comparar los efect efectos os y variac variacion iones es en las propie propiedad dades es reolog reologica icas, s, física físicas, s, y químic químicas as de acuerdo al contaminante agregado al fluido, y como se comporta a pesar de estar incorporado en la formulación lignito y lignosulfonato.

INTRODUCCIÓN

Anteriormente cuando no se contaba con un total conocimiento de la geología de una una zona zona,, en la cual cual se est estable ablec cían ían opera peraci cion ones es de perf perfo orac ración, ión, cement cementac ación ión y comple completac tación ión del pozo, pozo, se tenía tenía una alta alta probab probabili ilidad dad de pres presen enta tarr una una gran gran cant cantid idad ad de prob proble lema mas s oper operac acio iona nale les, s, ya que que las las condic condicion iones es del fluido fluido o lodo lodo utiliz utilizado ado están están sensib sensibles les a alguno algunos s factor factores es externo externos, s, que pueden pueden modifi modifica carr sus propi propieda edades des físico físico-quí -químic micas, as, es decir, decir, cuando en un lodo existe la presencia de cualquier sustancia extraña que pued puede e tener tener efec efecto tos s noci nocivo vos s sobr sobre e sus sus prop propie ieda dade des s , tal tal es el caso caso de la contaminación del fluido de perforación con carbonatos o bicarbonatos. En la actual actualida idad d existe existen n una gran gran cantid cantidad ad de fluid fluidos os de perfor perforaci ación ón como como por ejemplo los lodos lignosulf ulfonat nato que permiten tratar eventua ntualles contaminaciones, para así minimizar los efectos nocivos que se puedan ejercer sobre el mismo dependiendo del grado de contaminación. La pres presen enci cia a del del lign lignos osul ulfo fona nato to así así como como otro otros s adit aditiv ivos os ayud ayudan an a mantener las propiedades óptimas en el lodo, para un buen desempeño de las operac operacion iones es de perfor perforac ación ión;; pero pero genera generalme lmente nte este este lodo lodo se encuen encuentra tra en cont contac acto to con con dive divers rsas as sust sustan anci cias as que que tien tiende den n a prod produc ucir ir efec efecto tos s sus sus propiedades, como es el caso de la contaminación carbonato-bicarbonatos, la cual cual ocur ocurre re por por la inco incorp rpor orac ació ión n de dióx dióxid ido o de carb carbon ono o a los los lodo lodos s de perforación que puede provenir de una formación adyacente o de aire en los tanques tanques o tolvas mezclad mezcladoras oras de lodo lodo , el cual al disolverse disolverse en el fluido se


[Escribir el título del documento] transforman en ácidos carbónicos y luego en carbonatos y bicarbonatos, al usar tratamientos para la contaminación de cemento o yeso, entre otros. Los contaminantes con carbonatos y bicarbonatos presentan la ventaja de que se pued pueden en remo remove verr quím químic icam amen ente te en algu alguno nos s caso casos, s, ante antes s de tene tenerr la opor oportu tuni nida dad d de atac atacar ar a la arci arcill lla a de form formac ació ión. n. La cont contam amina inaci ción ón por por carbonato se trata mediante un aumento del pH y añadiendo cal o yeso con el fin de hacer precipitar el carbonato de calcio en un sólido soluble e inerte. Para la contaminación con bicarbonatos se recomienda agregar soda caustica con el fin de mantener un pH mínimo de 11 y lograr su conversión a carbonatos con el fin de aplicar aplicar tratamientos tratamientos para este tipo. La presencia presencia del lignosulfo lignosulfonato, nato, así como otros aditivos ayudan a mantener las propiedades óptimas en el lodo, para un buen desempeño de las operaciones de perforación. Los tratamientos con lignosulfonato proveen un excelente control de la Reología del lodo, así como como esta estabi bili lida dad d de las las pare parede des s del del pozo pozo,, es por por esto esto la impo import rtan anci cia a de dete determ rmin inar ar los los cont contam amin inan ante tes s del del flui fluido do de perf perfor orac ació ión n y sus sus efec efecto tos s posteriores.



FUNDAMENTO TEÓRICOS Contaminación: Se entiende por contaminación el efecto que se tiene sobre un sistema cuando algún agente extraño causa cambios indeseables en las propiedades del lodo. Corrientemente los tratamientos empleados para eliminar las contaminaciones, consiste en: – Tratar de remover y precipitar el contaminante como un sólido insoluble e inerte o como gas. – Tratar el lodo químico para disminuir el efecto del contaminante sobre las arcillas. –

Diluir el volumen de lodo para reducir el nivel del contaminante.

Tipos de contaminación: Según el elemento contaminante se tienen la siguiente clasificación: • • • • •

Contaminación con cemento. Contaminación con anhidrita / yeso. Contaminación con sal. Contaminación con gas. Contaminación con carbonatos / bicarbonatos.

Contaminación con sal: Este tipo de contaminación es aquella que ocurre en los sistemas de agua dulce y los lodos que no han sido formulados para soportar la presencia de sales en su composición cuando son expuestos durante la perforación con zonas que presentan altas concentraciones de sal, siendo normalmente bajo esta situación afectadas propiedades tales como la viscosidad, la resistencia de gel, y la perdida de filtrado, las cuales tienden a aumentar en la medida que aumentan los niveles de sal en el sistema. Todas estas alteraciones se producen como resultado único de reacciones de intercambios catiónicos que se establecen entre la sal y las partículas de arcilla. En el caso particular de la viscosidad, el aumento en el valor de esta propiedad se debe a la disminución de la capacidad de hidratación que experimenta la arcilla al quedar expuesta con un medio que posee una elevada concentración de sales, debido a que las partículas de arcilla cargadas negativamente se agrupan alrededor de los iones de sodio produciendo el efecto ya antes mencionado. Mientras que los altos valores que se obtienen


[Escribir el título del documento] tanto en la perdida de filtrado como de la resistencia de gel obedecen a la misma razón, floculación del lodo, lo cual constituye un comportamiento normal, puesto que en estos casos en los lodos se establecen asociaciones excesivas entre las partículas de arcilla como respuesta al incremento de las cargas eléctricas cuando las sales se hacen solubles en el mismo favoreciendo de este modo al incremento de las propiedades ya antes mencionadas.

Características: a.- Alta viscosidad b.- Alta gelatinización. c.- Alta pérdida de agua. d.- Disminución del pH. e.- Alta concentración de cloruros.

Fuentes de comunes de contaminación con sal Las fuentes de contaminación con sal más comunes son las venas o capas de sal sub-superficiales, depósitos de sal, flujo de agua salada, domos de sal y adiciones deliberadas de sal. -Venas o capas de sal: No son más que estratos que presentan una gran concentración de cloruro de sodio (NaCl). - Los depósitos de sal: Son acumulaciones de sales solubles siendo las más comunes halitas (NaCl), sylvita (KCl) y la carnalita (KMgCl. - Flujos de agua salada: Provenientes de las formaciones atravesadas constituyen la fuente de contaminación más dañina debido a que en este caso las sales están totalmente solubilizadas, lo que permite una reacción rápida de estas con las arcillas. - Domos de sal: Son estratos masivos de sal que al ser perforadas se disuelven formando cavernas. - Adiciones deliberadas de sal: Son operaciones que se efectúan cuando se requiere de ciertas condiciones para conducir en forma apropiada las labores de perforación.

Razones que justifican el uso de un lodo salado durante la perforación de un pozo.


[Escribir el título del documento] Los lodos salados son empleados básicamente cuando se requiere de un fluido que posea un efecto inhibidor ante la presencia de grandes cantidades de sales solubles, como lo es en el caso de la perforación de domos salinos o de extensos depósitos de sal en donde por sus características se puede evitar la dilución de la sal para así prever problemas subsecuentes como la formación de cavernas u hoyos de diámetro no calibrado. Otra razón para usar lodos salados durante la perforación es la explotación de yacimientos localizados costa afuera, donde la razón de peso para el uso del mismo es el suministro fácil y accesible del agua requerida que contenga los iones inhibidores que facilitan las operaciones de perforación.

Tratamiento empleado para contrarrestar los efectos de la contaminación con sal La contaminación con sal no se puede tratar químicamente debido a que no existe ningún producto químico que elimine la sal del lodo, ni ninguna forma económica que permita precipitar la sal. Sin embargo se puede minimizar el contenido de sal mediante la dilución con agua dulce. Pero cuando el grado de la contaminación es tan elevado que dificulta el mantenimiento de las propiedades del lodo, lo más conveniente cambiar a un lodo salado, para lo cual se hace necesario el uso de atapulgita y suficiente soda cáustica para mantener el pH. Si la contaminación con sal se acumula gradualmente durante la perforación de estratos de sal, son necesarios la dilución con agua dulce y un tratamiento químico intenso para mantener el sistema como un lodo de agua dulce. Uno de los efectos de la sal es disminuir el pH por lo que debe agregarse suficiente soda cáustica para mantener el sistema alcalino. Algunos diluyentes son más efectivos que otros para tratar el lodo contaminante con sal. Para concentraciones muy bajas de sal, pueden utilizarse el tanino o los fosfatos. Sin embargo cuando aumenta la concentración de sal, estos son ineficaces. De todos los más diluyentes orgánicos, los cromolignosulfonatos son los más efectivos para cualquier concentración de sal. Lo más conveniente cuando se tiene una concentración seria de sal, que dificulta el mantenimiento de propiedades deseables, es usar arcillas para agua salada (atapulgita) como se mencionó anteriormente y almidón o CMC para darle viscosidad y controlar la filtración.


[Escribir el título del documento] Efectos de la contaminación con sal a la formación. Básicamente los efectos de este tipo de contaminación sobre la formación son causados en su totalidad por el filtrado, debido a que este genera un daño a las formaciones, aun cuando las sales solubles se constituyan uno de los componentes principales en la formulación de los fluidos empleados en las operaciones de completación y se usen para inhibir y evitar la hidratación de las lutitas y las arcillas hidratables, puesto que los lodos contaminados con sal generalmente se presentan en estado floculado lo que ocasiona la invasión de la formación con volúmenes excesivos de filtrado que se caracterizan por presentar elevadas concentraciones de sal que generan un daño adicional. Aunado a esto la presencia del filtrado en la formación resta confiabilidad y genera mayor incertidumbre a los registros eléctricos dificultando de esta forma la interpretación adecuada de la información suministrada por los mismos.

Agentes químicos empleados en el tratamiento de lodos contaminados con sal Generalmente los lodos que presentan una elevada contaminación con sal y especialmente los que se caracterizan por presentar una gran perdida de filtrado son tratados con aditivos químicos que permiten minimizar el paso del filtrado hacia la formación, siendo los mas empleados los llamados controladores de filtrado y los adelgazantes, sin embargo el uso de los mismos está restringido según el motivo o la causa que da origen a tal situación. En el caso de los lodos contaminados con sal la pérdida del filtrado puede ser controlada mediante el uso de controladores como el CC-16 el cual es un aditivo que disminuye el efecto de los contaminantes sobre las propiedades de los fluidos, favoreciendo especialmente a la disminución de la velocidad de la perdida de filtrado o también pueden usarse otros controladores como el CARBONOX y el Q-BROXIN ya que estos provocan el mismo efecto que el CC16. Sin embargo otra forma de tratar esta situación es con el uso de adelgazantes, específicamente mediante el uso del ENVIRO-THIN ya que este reduce las propiedades de flujo en los fluidos, principalmente sobre todo en los sistemas de base agua.

Especificaciones técnicas de los productos químicos empleados en los tratamientos de lodos contaminados con sal.

CC-16 (AGENTE DE CONTROL DE FILTRADO)


[Escribir el título del documento] DESCRIPCION: Leonardita pulverizada tratada con soda cáustica, es un agente dispersante de alta efectividad utilizado para controlar la viscosidad y la resistencia de geles en pH normal y alto. CC-16 es un excelente emulsificante para fluidos de emulsión de aceite en agua. Controla el filtrado en los fluidos de perforación base agua. Aplicaciones y Funciones •

•

•

•

Disminuye la viscosidad y la resistencia del gel en cualquier fluido de perforación Disminuye la velocidad de filtración APAT y proporciona revoques delgados y resistentes Disminuye el efecto de los contaminantes sobre las propiedades de los fluidos de perforación Emulsifica aceite en fluidos de perforación base agua

Ventajas • • •

Excelente solubilidad en fluidos de perforación base agua Conserva la eficacia en presencia de contaminantes Puede utilizarse en formaciones salinas y en agua de mezcla salada

Propiedades y características • •

Apariencia Polvo de color negro Peso específico 1.7

Tratamiento aconsejado: Agregar 2-10 lbs/barril (5.7-28.5 kg/m 3) directamente al sistema de lodos a través del embudo de alimentación o bien como solución en el tambor químico.

CARBONOX (Agente de controlador de filtrado) Descripción: Leonardita en polvo, contribuye al control de filtración y también es útil para controlar la viscosidad y la resistencia del gel en los fluidos de perforación base agua. CARBONOX puede utilizarse además para emulsificar aceite en fluidos base agua. Aplicaciones y Funciones •

Disminuye la viscosidad y la resistencia del gel en los fluidos de perforación a fin de mantener propiedades de flujo convenientes


[Escribir el título del documento] •

•

•

Reduce la velocidad de filtración en condiciones de alta temperatura/alta presión (ATAP) Minimiza los efectos de los contaminantes sobre las propiedades de los fluidos Emulsifica aceite en agua

Ventajas •

• • • •

Mantiene un poder de adelgazamiento y un control de filtrado permanentes incluso con temperaturas elevadas en el fondo del pozo Es térmicamente estable a temperaturas superiores a los 400ºF (205ºC) Retarda la solidificación con alto pH Es versátil y económico Forma un revoque delgado y resistente

Propiedades y características • •

Apariencia Polvo de color negro Peso específico 1.7

Tratamiento aconsejado: Agregar 2-12 lbs/barril (5.7-34.2 kg/m 3) de Carbonox. Nota: Se debe presolubilizar el CARBONOX con soda cáustica (5:1) para obtener mejores resultados.

ENVIRO-THIN (Adelgazante) Descripción: Lignosulfonato de hierro sin cromo, reduce los valores reológicos del fluido y la velocidad de filtración de los fluidos de perforación base agua. La ausencia de cromo hace que este producto resulte ideal para zonas donde las consideraciones ambientales imponen limitaciones a la presencia de cromo en los fluidos de perforación.

Aplicaciones y Funciones •

•

Reducir las propiedades de flujo en todo tipo de fluidos de perforación base agua Permitir un control efectivo de las velocidades de filtración en lodos base agua próximos a los 350ºF (177ºC)

Ventajas •

•

Adelgazante libre de cromo de baja toxicidad para zonas con limitaciones ambientales Estable a temperaturas próximas a los 350ºF (177ºC)


[Escribir el título del documento] •

•

Es efectivo en presencia de contaminaciones de sólidos, sal, cemento y anhidrita Efectivo en rangos de bajo pH (8.0-9.5)

Propiedades características • •

Apariencia Polvo de color oscuro pH (solución acuosa 5%) 3.5

Tratamiento aconsejado Agregar 2-6 lbs/barril (5.7-17.1 kg/m 3) de ENVIRO THIN.

Bentonita: La Bentonita es una arcilla de granos finos que contiene un porcentaje mínimo del 85% de montmorillonita. Es la única arcilla que se usa en lodos de base agua (dulce). Esta puede ser de alto o bajo rendimiento. La Bentonita sódica es de alto rendimiento y la cálcica o sub-Bentonita es de bajo rendimiento. La Bentonita cálcica tiene aproximadamente la mitad de la eficiencia de la Bentonita sódica. En esta práctica se usara la sódica. Barita.- es un sulfato de bario (BaSO4) que se encuentra como un mineral natural, tiene una densidad de 4.2 a 4.6 gr/cm3 y una dureza de 3.0, con diferentes coloraciones: blanco, gris o café. Se encuentra mezclado con silicato de fierro y aluminio. Se pueden obtener Iodos con densidad hasta de 2.4 gr/cm3 (20 lb/gal).

Contaminación con cemento: El cemento se introduce en el pozo cuando se instala el revestimiento. Ocasionalmente se emplea también para corregir serios problemas del pozo. Cuando el cemento es perforado, iones calcio y oxhidrilos penetran en la fase continua del lodo. El aumento de la concentración de esos iones se pone en evidencia en los ensayos de calcio, Pf y pH. Si el cemento está fresco cuando entra en contacto con el lodo, se liberan más iones que si hubiera fraguado totalmente. El efecto del cemento sobre el lodo es similar al efecto de la anhidrita. La diferencia principal es que al perforar cemento el pH se eleva, mientras que al perforar anhidrita el pH baja.

Características: a.- Alta viscosidad embudo. b.- Alta resistencia de gelatinización. c.- Alto pH por incremento del ión OH d.- Alta pérdida de agua. e.- Revoque grueso y esponjoso.


[Escribir el título del documento] f.- Alto punto cedente.

Tratamiento empleado para contrarrestar los efectos de la contaminación con cemento. Es recomendable pretratar el lodo con bicarbonato de sodio (pH 8.3) antes de cementar la tubería de revestimiento. Generalmente se usan entre 25 a 50 libras de bicarbonato de sodio por pie cúbico de cemento. Es conveniente realizar, como medida de seguridad, un segundo tratamiento antes de perforar el cemento, pero con el cuidado de no sobretratar el lodo porque se obtendrá alta resistencia de gelatinización. De todas maneras, el estado en que salga el lodo después de la perforación del cemento será en definitiva lo que dice si el tratamiento del cemento será en definitiva lo que dice si el tratamiento estuvo o no acertado. En caso positivo el calcio se precipita como carbonato de calcio, sólido insoluble e inerte.

Precauciones a tomar a.- Cuando ha de perforarse muy poco cemento y hay exceso de lodo en el sistema, el volumen de lodo contaminado con cemento puede descartarse al llegar a la superficie.

b.- A veces es posible bombear el lodo hacia los tanques de reserva, perforar el cemento con agua y luego rebombear el lodo no contaminado al pozo.

c.- También es posible descartar el lodo luego de perforar el cemento y reemplazarlo con lodo nuevo o de reserva. Para cada uno de estos procedimientos puede haber una contaminación residual que requiere un ligero tratamiento.

d.- Cuando hay que perforar un largo tapón de cemento, o cuando hay que colocar varios tapones y perforar, el mejor procedimiento puedes ser el convertir el lodo a un lodo encalado. Este tipo de lodo no se afecta por la contaminación con cemento y un gran ahorro en tiempo de equipo puede resultar por esta precaución.

e.- Con lodos ordinarios y cuando se va a perforar por debajo del revestidos, o cuando un tapón de cemento debe ser perforado en hoyo desnudo, la manera más económica de tratar la contaminación del cemento bien puede ser con sustancias químicas de uso común bicarbonato de sodio, pirofosfato ácido de sodio y quebracho. La selección dependerá delo lodo que se está usando.

Contaminación con anhidrita (CaSO4) o yeso (CaSO4 2H2O). Características:


[Escribir el título del documento] a.- Alta viscosidad. b.- Alta gelatinización. c.- Alta pérdida de agua. d.- Disminución del pH. Tratamiento empleado para contrarrestar los efectos contaminación con anhidrita (CaSO4) o yeso (CaSO4 2H2O).

de

la

Pretratar el lodo con carbonato de sodio (SODA ASH) para precipitar el calcio como carbonato de calcio. En caso de grandes espesores de anhídrida o yeso, el mejor tratamiento es convertir el sistema a un lodo de cal (encalado) o al yeso.

Contaminación con gas. Características: a.- Disminución del peso del lodo. b.- Aumento del volumen del tanque activo. c.- Flujo intermitente a la salida de la tubería del flujo. d.- Fuerte olor a gas. e.- Disminución de la eficiencia volumétrica de las bombas de lodo. Tratamiento empleado contaminación con gas.

para

contrarrestar

los

efectos

de

a.- Circulación del lodo a través del desgasificador. b.- Mantener baja la gelatinización para ayudar a la desgasificación del lodo. c.- Mantener el peso del lodo en el tanque activo. Contaminación de carbonatos y bicarbonatos. Estas contaminaciones se dan en los siguientes casos:

la


[Escribir el título del documento] a.- Al agregar NaOH a un lado contaminado con CO 2. Este contaminante se origina, entre otras razones, por la degradación de los lignosulfonatos a altas temperaturas. b.- Al sobretratar un lodo con carbonato y / o bicarbonato de sodio. c.- Cuando se mezclan arcillas que contengan NA 2CO3. La estructura básica de las arcillas no contiene sodio sino que éste se adhiere a la superficie de las partículas, como en el caso de la montmorillonita sódica.

Características: a.- Alta viscosidad. b.- Alta gelatinización. c.- Alto punto cedente. d.- Alta pérdida de agua. e.- Disminución del pH. Tratamiento empleado para contrarrestar contaminación con carbonatos y bicarbonatos.

los

efectos

de

la

a.- Carbonatos. Debe tratarse el calcio en solución para precipitarlo como carbonato de calcio. El tratamiento con cal o yeso depende del pH del lodo. Si el Ph es menor de 9.4 se usa cal y si es mayor de 9.4 se usa yeso y suficiente soda cáustica para mantener el pH. Cuando se agrega cal se debe controlar el ph para evitar el sobretratamiento y por consiguiente la floculación del lodo.

b.- Bicarbonato. Debe agregarse suficiente soda cáustica para mantener un pH mínimo de 11 y lograr la conversión de los bicarbonatos a carbonatos. Luego aplicar el tratamiento para los carbonatos.



EQUIPOS Y SUSTANCIAS

Descripción de los equipos utilizados. -Viscosímetro Modelo FANN 35 A: Equipo que basa sus medidas en el momento rotacional requerido para hacer rotar un vástago interior, en un recipiente de lodo. El vástago es accionado por un motor de dos velocidades sincrónicas que permite por la combinación de engranaje que el vástago opere a seis diferentes velocidades. Especificaciones técnicas del equipo: Temperatura Máxima de Trabajo: 200 ºF. Disponibilidad Eléctrica: 115 volt, 50-60 H12V-DC . Velocidades de Prueba: 3(gel),6 , 100,200,300 y 600 RPM. Precisión: pies2



1 lb/100

Calibración: Fluidos de calibración certificados de 20 y 50 Cps.

-Balanza De Lodo Modelo FANN: Consta de un brazo graduado que sirve como riel y lleva un soporte que se acopla sobre una base. El brazo tiene un contrapeso en el cual, junto con el peso mismo del brazo y el indicador (caballete móvil) equilibran el peso de un volumen constante de lodo que se deposita en la copa que se halla en el otro extremo del brazo por medio de un a burbuja de nivel. Especificaciones técnicas Rango: 7 a 24 lb/gal.


[Escribir el título del documento] Precisión:

±

0.1 lb/gal.

Calibración: Con agua destilada (densidad 8.34 lbs/gal a 70 º

-Retorta: Instrumento para determinar los sólidos totales y líquidos que componen al lodo. Consta de: •Recipiente contenedor de la muestra a analizar generalmente de 10cc. •Tapa que tiene un orificio central para permitir el paso de los fluidos gasificados. •Lo anterior acoplado a un sistema contenedor de sólidos arrastrados por los gases calientes (viruta metálica). •Fuente de calor (horno) de hasta 600ºC.Los gases productos de la destilación pasan a un condensador donde se licuan y son recibidos en una probeta graduada. El resultado se expresa en porcentaje de volumen de sólidos y líquidos. 100%=líquidos+sólidos

Filtro Prensa API: El instrumento para medir el filtrado a baja temperatura es el Filtro Prensa API. La cantidad de fluido (en milímetros) recolectado durante 30 minutos aplicando una diferencia de presión de 100 lb./pulgs2 se reporta como filtrado API. El aspecto del revoque sobre el papel filtro muestra la calidad del sellamiento sobre las paredes del hoyo.



Medidor de pH: Es un medidor de mano controlado por un microprocesador muy preciso con una carcasa resistente al agua.

Sustancias utilizadas en las pruebas químicas Sustancias utilizadas en las pruebas de Pm, Pf,: Fenolftaleína: es un compuesto químico orgánico que se obtiene por reacción del fenol (C6H5OH) y el anhídrido ftálico (C8H4O3), en presencia de ácido sulfúrico. Es un liquido blanco o incoloro; sus cristales son incoloros y es insoluble en hexano sólido. Tiene un punto de fusión de 4° C. En química se utiliza como indicador de pH que en soluciones ácidas permanece incoloro, pero en presencia de bases se torna color rosa. En química se utiliza en análisis de laboratorio, investigación y química fina. Acido Sulfúrico: es un compuesto químico muy corrosivo cuya fórmula es H2SO4. Es el compuesto químico que más se produce en el mundo, por eso se utiliza como uno de los tantos medidores de la capacidad industrial de los países. Una gran parte se emplea en la obtención de fertilizantes. También se usa para la síntesis de otros ácidos y sulfatos y en la industria petroquímica.

Sustancias utilizada para la medición del Pm:


[Escribir el título del documento] Naranja de metilo : es un colorante azoderivado, con cambio de color de rojo a naranja-amarillo entre pH 3,1 y 4,4. El nombre del compuesto químico del indicador es sal sódica de ácido sulfónico n la actualidad se registran muchas aplicaciones desde preparaciones farmacéuticas, colorante de teñido al 5%, y determinante de la alcalinidad del fango en procedimientos petroleros. También se aplica en citología en conjunto con la solución de Fuschin. También es llamado heliantina

Sustancias utilizadas en la prueba de cloruros: Cromato de potasio: El cromato de potasio (K 2CrO4) es una sal ternaria de potasio con cromo en estado de oxidación +6, por lo que es un fuerte oxidante. Es utilizado como indicador químico amarillo utilizado para identificar la concentración de ión cloruro en una solución con nitrato de plata. Nitrato de plata (AgNO 3) :es una sal inorgánica. Este compuesto es muy utilizado para detectar la presencia de cloruro en otras soluciones. Cuando esta diluido en agua, reacciona con el cobre formando nitrato de cobre, se filtra y lo que se queda en el filtro es plata.

Sustancias utilizadas para la Prueba De dureza: Buffer de amonio: Un tampón o buffer es una o varias sustancias químicas que afectan a la concentración de los iones de hidrógeno (o hidronios) en el agua. Siendo que pH no significa otra cosa que potencial de hidrogeniones (o peso de hidrógeno), un buffer (o "amortiguador") lo que hace es regular el pH. EDTA: El ácido etilendiaminotetraacético o EDTA, es una sustancia utilizada como agente quelante que puede crear complejos con un metal que tenga una estructura de coordinación octaédrica. Coordina a metales pesados de forma reversible por cuatro posiciones acetato y dos amino, lo que lo convierte en un ligando hexadentado, y el más importante de los ligandos quelatos. El ácido etilendinitrilotetracético es utilizado a menudo en detergentes, jabones líquidos, shampoos, sprays químicos utilizados en la agricultura, productos farmacéuticos, emulsiones aceitosas y textiles. Previene que los agentes blanqueadores se activen antes de entrar en contacto con el agua.

Sustancias utilizados para la prueba MBT: Agua oxigenada(H 2O2): También conocido como agua oxigenada o dioxidano es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que éste. Es conocido por ser un poderoso oxidante.


[Escribir el título del documento] Azul de metileno: El azul de metileno es ampliamente utilizado como a indicador redox en química. Las soluciones de esta sustancia son azules cuando está en un ambiente que oxida, pero darán vuelta descolorido si están expuestas a un agente de reducción.



PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Al realizar las practicas 3 y 4 se presentaron variaciones en las sustancias utilizadas para la formulación de los lodos a preparar. En la práctica número 3 en comparación con las anteriores se agrego concentraciones de lignito y lignosulfonato con el fin de determinar las variaciones en las propiedades físicas y químicas en sistemas de fluido de perforación.

Preparación Del Lodo Base Agua (lignosulfontato). 1- Se midió el volumen de agua requerido para la elaboración del lodo en un cilindro graduado y se deposito en un vaso de mezclado. 2- Se pesaron la cantidad de bentonita, potasa caustica, lignito, lignosulfonato y barita requeridas en una balanza analítica. 3- Se midió el volumen de aceite mineral requerido en un cilindro graduado. 4- Se ajusto el vaso de mezclado con el contenido de agua debajo del mixer, el cual fue calibrado a 800 rpm. 5- Se procedió a adicionar la bentonita, potasa caustica, lignito, lignosulfonato, aceite mineral y barita al agua en forma pausada y continua por un periodo de 5 a 7 minutos entre la adición de cada aditivo.

Nota: para la práctica número 4 se utilizo el mismo tipo de formulación indicada anteriormente para el desarrollo de la misma. La variación de la practica fue utilizar como contaminante el bicarbonato y el carbonato de calcio.

Pruebas físicas aplicadas al lodo. a- Reología: 1. Se añadió parte del lodo preparado en el vaso del viscosímetro, de manera tal que el nivel del fluido llegase al margen de la línea indicadora. 2. Sé posicionó el vaso con el fluido debajo del viscosímetro y se ajusto la plataforma. 3. Se encendió y ajusto el viscosímetro para así efectuar la medición de las lecturas a 300 y 600 rpm.


[Escribir el título del documento] 4. Se efectuaron las mediciones de los geles, para lo cual fue necesario agitar la muestra a 600 rpm y detener el viscosímetro (ubicar la lectura del dial en cero). 5. Se espero un periodo de 10 seg para luego encender el equipo a una velocidad de 3 rpm y así efectuar la medición de la máxima reflexión que se registra en el dial después de este periodo de reposo. 6. Se repitió el procedimiento descrito en el paso anterior, pero esta vez el periodo de espera fue de 10 min.

b- Densidad Del Lodo. 1. Se coloco la base de una balanza Fann sobre una superficie plana y se procedió a ajustar la posición de la misma con ayuda del nivelador de burbuja. 2. Se quito la tapa de la copa y se procedió al llenado de la misma con la muestra de lodo (tratando de evitar la formación de burbujas de aire). 3. Se coloco la tapa lo produciéndose la expulsión del lodo excedente a través del orificio de la tapa. 4. Se limpio el exceso de lodo del exterior de la balanza. 5. Se coloco la balanza sobre la base ajustando el riel de soporte sobre el punto de apoyo. 6. Se procedió a deslizar la pesa corrediza a través del riel, hasta que el indicador de burbuja se estabilizo indicando así la densidad del lodo.

c- Filtrado API. 1. Se lleno la celda del filtro prensa API con la muestra de lodo. 2. Se coloco en la parte inferior de la celda el papel de filtrado, previo haber revisado el orden de los empaques de goma y la malla (empaque, malla, papel y empaque). 3. Se coloco la tapa de la celda y se procedió a sellarla. 4. Se le suministro a la celda 100 psi de presión a través de un sistema de mangueras que estaba conectado con u na bombona de nitrógeno. 5. Se coloco un cilindro graduado de 10 ml debajo del tubo de filtrado y se procedió a reportar el volumen de filtrado recolectado en el cilindro a intervalos de tiempo predeterminados (5, 7.5, 10, 15, 20, 20,25 y 30 min).

d- Medición Del Espesor Del Revoque. 1. Se despresurizo la celda del filtro prensa API a través de una válvula de alivio.


[Escribir el título del documento] 2. Se retiro la muestra de lodo de la celda y se retiro la tapa de la base de la celda. 3. Se removió el empaque de goma y se libero el papel de filtrado que sostenía el revoque. 4. Se lavo el revoque y se coloco en la base del equipo de medición (aguja de vicat). 5. Se deslizo la aguja medidora hasta que esta hizo contacto con la superficie del revoque y se procedió a ajustar con esta posición el punto inicial de medición. 6. Se deslizo el indicador de lectura a la posición cero y se dejo caer la aguja a través del revoque, permitiendo así registrar el espesor atravesado por la aguja.

Pruebas Químicas Contenido de Ion Cloruro: La determinación de la salinidad o contenido de cloruros en un ensayo muy significativo porque permite determinar la presencia de estratos con sal o formaciones con agua salada que puede contaminar al lodo. Cuando el contenido de sal excede de, más o menos, 10000 ppm, generalmente es necesario alterar el programa de lodo. Realmente en el análisis se determina el contenido de “cloruros” y con este dato puede calcularse el contenido de sal.

a- Determinación del Contenido de Ion Cloruro: 1. Se midió un centímetro cúbico de filtrado y se deposito en un recipiente de titulación. 2. Se le añadió aproximadamente 2 ml de agua destilada. 3. Se adicionó al sistema 2 gotas de solución indicadora de fenolftaleína. 4. Se añadieron 2 gotas de ácido sulfúrico 0,2 N. 5. Se inicio la titilación usando nitrato de plata agitando continuamente hasta que el color cambió de un tono rojizo a un tono salmón. 6. Se registró el volumen gastado de nitrato de plata al cual se alcanzó el punto final de la titulación.

Alcalinidad del Filtrado (Pf y Mf): El grado de alcalinidad o acidez indicada puede variar ya que la alcalinidad o acidez total de lodo puede ser influida a un permaneciendo el pH constante, esto es debido al comportamiento de los distintos reactivos presentes. Por consiguiente, la alcalinidad total del lodo de alto pH puede


[Escribir el título del documento] variar considerablemente sin un cambio notable en el pH. En este caso, el análisis de la alcalinidad total del filtrado es más significativo que la medición del pH.

b- Determinación de la Alcalinidad del Filtrado: 1. Se midió un ml de filtrado y se deposito en un recipiente. 2. Se añadieron 2 gotas de fenolftaleína a la muestra del filtrado contenida en el recipiente. 3. Se procedió al proceso de titulación haciendo uso del ácido sulfúrico. 4. Se registro el volumen gastado del ácido sulfúrico como el Pf. 5. A la misma muestra titulada para el punto final Pf se le añadieron 2 gotas de solución indicadora de naranja de metilo. 6. Se procedió a titular la muestra con ácido sulfúrico hasta que esta cambio de un color anaranjado aun color Rosado. 1. Se registro el volumen gastado del ácido como el Mf.

Mf: La alcalinidad del filtrado al anaranjado, que se informa como el número de mililitros de ácido 0.02 normal (N/50) requeridos por mililitro de filtrado para alcanzar el punto final usando el anaranjado de metilo como indicador (pH 4,3).

Pf: Alcalinidad a la fenolftaleína del filtrado, informada como la cantidad de ácido 0.02 normal (N/50), en ml, requerida por ml de filtrado para alcanzar el punto final con fenolftaleína como indicador.

Alcalinidad del lodo (Pm): Pm: Alcalinidad del lodo a la fenolftaleína, que se informa como el número de mililitros de ácido 0.02 Normal requeridos por ml de lodo.

c- Determinación de la Alcalinidad del lodo: 1. Se colocó 1cm3 de lodo en un recipiente. 2. Se diluyó la muestra de lodo con 25 a 50 cm 3 de agua destilada. 3. Se agregó 4 a 5 gotas del indicador fenolftaleína a la muestra del filtrado contenida en el recipiente. 4. Se procedió al proceso de titulación haciendo uso del ácido sulfúrico (0,02N), hasta que desapareció el color rosado. 5. Se registro el volumen gastado del ácido sulfúrico como el Pf. 6. Se procedió a titular la muestra con ácido sulfúrico hasta que esta cambio de un color anaranjado aun color Rosado.

Capacidad de intercambio catiónico (Prueba de azul de Metileno):



El método de azul de metileno se usa para determinar la concentración de bentonita en un lodo de perforación.

d- Determinación de la Capacidad de intercambio catiónico: 1. Se agregó 1cm3 de lodo en un recipiente. 2. Se agregó 15 cm3 de agua. 3. Se agregó 4 a 5 gotas del indicador fenolftaleína a la muestra del filtrado contenida en el recipiente. 4. Se procedió al proceso de titulación haciendo uso del ácido sulfúrico (0,02N), hasta que desapareció el color rosado. 5. Se registro el volumen gastado del ácido sulfúrico como el Pf. 6. Se procedió a titular la muestra con ácido sulfúrico hasta que esta cambio de un color anaranjado aun color Rosado.



DATOS Y RESULTADOS Tabla de resultados correspondiente a la práctica número 3 Grupo 1

Grupo 2

Muestr aA

Muest ra C

Muest ra B

Muestra

PROPIEDAD Densidad Media, (lpg)

9

8,90

9,00

9,20

Densidad Calculada, (lpg)

-

-

-

-

L600 / L300 (lb / 100ft)

5/2

4/2

6/5

10/7

Geles 10´´ / 10´ (lb/100ft2)

0/1

0/1

4/5

5/6

Viscosidad Plástica (cP)

3

2

1

3

Punto Cedente (lb/1000ft2)

1

0

4

4

Sólidos (%V)

4

8

-

-

Agua (%V)

94

90

99

98

Aceite (%V)

2

2

1

2

Filtrado API (cc/15min)

27

24

19

22

pH (25ºC)

12,33

9,90

11,15

8,52

Pm (cc/AS)

1,1

0,3

0,6

No marco

Pf (cc/AS)

0,9

-

-

0,9

Mf(cc/AS)

2

-

-

1,7

Cloruros (mg/l)

0,2

-

-

0,3

Dureza (mg/l)

0,10

-

-

0

MBT (lb/bl)

17,5

-

-

17,5

Espesor del

2

5

3

4

D


[Escribir el título del documento] Revoque(mm)

Tabla de resultados correspondiente a la práctica número 4 Base PROPIEDAD

(muestra D)

Base 5 lpg

Base 5 lpg

Bicarbona to

CaCo3

Densidad Media, (lpg)

9,20

9,3

10,5

Densidad Calculada, (lpg)

-

-

-

L600 / L300 (lb / 100ft)

10/7

4/3

8/4

Geles 10´´ / 10´ (lb/100ft2)

5/6

0/1

3/ 4

Viscosidad Plástica (cP)

3

1

4

Punto Cedente (lb/1000ft2)

4

2

0

Sólidos (%V)

-

18

18

Agua (%V)

98

78

80

Aceite (%V)

2

4

2

Filtrado API (cc/15min)

22

29,5

17

Revoque

4

6

4

pH

8,52

8,44

8,15

Pm

No marco

0,2

0

Pf/Mf

0,9/1,7

0,2/0,2

0/1,1

ANALISIS DE RESULTADO PRACTICA Nº3


[Escribir el título del documento] Objetivo: determinar el efecto de la variación de las concentraciones de lignito y lignosulfonato sobre las principales propiedades físicas y químicas de los fluidos de perforación.

Densidad: Al comparar los valores obtenidos en el desarrollo de la práctica, se pudo observar que la muestra D tuvo un pequeño aumento con respecto a la densidad de la muestra A, esto se debió que al agregarle mayor cantidad de lignito y lignosulfonato se tendrá mayor masa en la misma cantidad de volumen y por ello aumenta la densidad. Este efecto ocurre porque el lignito y el lignosulfonato actúan como desfloculantes separando las partículas por neutralización de las cargas eléctricas.

Viscosidad plástica: Al comparar los resultados de las muestras A,B,C,D, se pudo observar que el comportamiento no fue el esperado ya que a mayor cantidad de lignito se espera que exista una disminución de la viscosidad plástica, sin embargo, en la práctica los resultados de la viscosidad de las muestras A y D son iguales, arrojando valores de 3 cps, lo cual no debió ocurrir debido a que a la muestra D se le agrego una mayor cantidad de lignito por lo tanto su viscosidad debería ser menor , esto puede deberse a la descalibración del instrumento o a la mala apreciación al leer los resultados. La viscosidad plástica disminuye al agregar lignitos por ser este un des floculante. En la gráfica Nº1 se puede observar la disparidad en los resultados de los experimentos realizados. Esto se evidencia en que los valores de viscosidad plástica van en forma desigual no siendo acorde con la teoría que expresa que esta propiedad debe disminuir a medida que aumentamos la concentración de lignosulfonato. Esto pudo ser ocasionado por errores en los tiempos y la preparación de los lodos, en la descalibración de los instrumentos o en errores de apreciación y realización del experimento.

Punto cedente y Geles: Al agregarle lignito disminuye la interrelación entre las fuerzas electroestáticas dentro del fluido, por ello debe disminuir el punto cedente. Esto se debe a que el lignito y el lignosulfonato actúan como desfloculantes ocasionando que las partículas se inhiban y se vuelvan no reactivas evitando la interacción entre ellas y disminuyendo el punto cedente. Los resultados obtenidos no mostraron dicho comportamiento, al comparar la muestra A con la muestra D se observo que el punto cedente aumento en lugar de disminuir; esto puede ser resultado de una mala calibración del viscosímetro o por un error de apreciación de las medidas.


[Escribir el título del documento] Los geles están relacionados a la mínima fuerza requerida para deslizar el fluido luego que este ha estado en reposo, considerando el efecto desfloculante de los aditivos añadidos, es evidente que a medida que aumenta la concentración de lignito y lignosulfonato, aumenta la resistencia geles con respecto al tiempo. En la grafica Nº 2 se puede observar la disparidad en los resultados de los experimentos realizados. Esto se evidencia en que los valores de punto cedente varían de acuerdo a la concentración de lignito aumentando o disminuyendo dichos valores, cuando teóricamente deberían de ir disminuyendo progresivamente mientras se aumente la concentración de lignito. En la grafica Nº3 se puede observar que solo en una muestra hubo un efecto no teórico en cuanto a la resistencia gel se refiere, en las otras muestras fue aumentando su valor a medida que se añadían mayores concentraciones de lignosulfonato, recordando que este aumenta la cantidad de partículas solidas presentes en el fluido.

% de sólidos y % de aceite Al observar los datos obtenidos se observa la disparidad de los mismos en los cuales no se encontró % de sólidos para la muestra D, motivo que evidencia la descalibración del equipo utilizado, puesto que teóricamente se conoce la existencia de sólidos como barita, bentonita, entre otros. En cambio la muestra A presenta resultados más realistas obteniendo un porcentaje de sólidos de 4% presente en la muestra evidenciando la presencia de los sólidos disueltos en el fluido. Cabe destacar que los porcentajes de sólidos obtenidos en las muestras deben estar alrededor de 12-15% esto por la acción desfloculante del lignito y el lignosulfonato. Referente al porcentaje de aceite se observa la presencia del mismo para ambas muestras analizadas obteniendo valores acordes con los utilizados en el laboratorio ya que a las dos muestras se le agrego el mismo volumen de aceite.

PH, PM El pH se observa una disminución progresiva a medida que aumenta la concentración de lignito y lignosulfonato ya que estos son causantes de la disminución del pH. En cuanto al PM se observan resultados aleatorios debido a que el instrumento para medir el pH se descalibra con facilidad. Teóricamente por la adición de lignosulfonatos y lignitos deberían de disminuir el pH, ocasionando la posterior disminución del PM ya que serán requeridos menores cantidades de acido sulfúrico.


[Escribir el título del documento] En la grafica Nº5 se observa se evidencia el efecto ideal del lignosulfonato sobre la disminución del pH y por ende del PM.


[Escribir el título del documento] Practica Nº 4

Objetivos: determinar el efecto de los sobre tratamientos con bicarbonatos sobre las principales propiedades físicas y químicas de los sistemas de fluido de perforación lignosulfonato.

Densidad Contaminación con bicarbonato (grupo 1) La densidad de la muestra del grupo 1, tuvo un aumento con respecto al fluido base, y esto se debe a que el bicarbonato es un sólido y al ser agregado al fluido, tiende a producirse un aumento natural de la densidad significativo, ya que aumento su valor en una decima (9,2 a 9,3).

Contaminación con carbonato CaCo3 (grupo 2) La densidad de la muestra del grupo 2 tuvo un aumento muy significativo con respecto al fluido base aumentando de 9,2 a 10,5; esto se debe a que el carbonato tiene una gravedad especifica muy alta (GE = 4,2) esto ocasiono que el cambio de densidad fuera más significativo que la contaminación con bicarbonato. En la realidad la contaminación con carbonato ocurre por variar razones entre las cuales podemos mencionar como la principal causa cuando se perfora una formación con CaO 2 el cual al entrar en el lodo se disuelve y forma acido carbónico el cual luego se convierte en bicarbonatos y/o carbonatos, pero para efectos de laboratorio se agrego a la muestra en forma solida el cual causo este aumento en la densidad.

Viscosidad Plástica Contaminación con bicarbonato (grupo 1) Normalmente la viscosidad plástica no debería de variar significativamente al agregar bicarbonato, peor al observar la tabla de resultados del grupo uno su puede apreciar que su VP disminuyo mucho con respecto al caso base. Esto pudo haber sido por una mala calibración del viscosímetro el cual causo una mala valoración de esta propiedades ya que los resultados estuvieron muy diferentes, y también es necesario acotar que para esta práctica numero 4 el lodo tuvo que ser reformulado nuevamente con las mismas condiciones del lodo de la practica numero 3( muestra D). Quizás inadecuada formulación en la del fluido en la practica 4 ocasiono la disparidad de los valores obtenido, los cuales no se ajustan a lo que normalmente debería suceder.


[Escribir el título del documento] Contaminación con carbonato CaCo3 (grupo2) Al observar el valor de VP del grupo 2 al cual se le agrego CaCo 3 se evidencia un ligero aumento de la viscosidad plástica con respecto al fluido base debido a que el CaCo 3 es un sólido y este al ser agregado al lodo, aumento la resistencia al flujo de las partículas de dicho lodo, lo cual contribuyo a que su VP aumentara a un valor de 4 Cps.

Punto Cedente (Pc) Contaminación con bicarbonato (grupo 1) Según lo observado el Pc del grupo 1, disminuyo de 4 a 2 con respecto al fluido base. Esto fue causado debido a la mala calibración del viscosímetro o a una mala lectura, ya que el valor del Pc gemelamente no debe disminuir sino aumentar al contaminarse con el bicarbonato.

Contaminación con carbonato CaCo3 (grupo2) Al igual que la contaminación con bicarbonato, se pudo observar una disminución del Pc de 4 a 0, con respecto al caso base esto ocurrió debido a la mala calibración del viscosímetro porque es bien sabido que al agregar carbonatos al lodo el Pc debería aumentar, ya que aumenta las fuerzas electro estáticas dentro del fluido y también aumentan las concentraciones del CaCo 3

Esfuerzos de Geles El esfuerzo de gel describe cómo afecta el tiempo al comportamiento del flujo de fluidos de manera concreta el esfuerzo de gel es una función de las fuerzas electroestáticas entre las partículas.

Contaminación con bicarbonato (grupo 1) El esfuerzo de gel, debería haber aumento con respecto al caso base, ya que se le agrego bicarbonato el cual es un compuesto que produce un floculación de las partículas del lodo y que aumente tanto el punto cedente como el esfuerzo de gel pero esto no fue lo que mostro el valor obtenido ya que fue un valor muy bajo con respecto al fluido base.

Contaminación con carbonato (grupo 2) Nuevamente el esfuerzo de gel mostraron valores bajos con respecto al caso base lo cual pudo haber sido causado por mala calibración del viscosímetro, lo que teóricamente ocurre al agregar el CaCo 3 es un incremento en el esfuerzo de gel puesto que el carbonato es un sólido que al mezclarse como el lodo, produce un aumento en las fuerzas electroestáticas entre las partículas, y


[Escribir el título del documento] ocasione una mayor cohesión entre ellas, aunado a esto de igual forma debería aumentar el punto cedente ya que los mismos son proporcionales. Estas propiedades antes mencionadas como lo son el punto cedente, la viscosidad plástica y el esfuerzo de gel mostraron valores erróneos los cuales se producen a partir de la mala formulación del fluido en el desarrollo de la práctica, así como también de la influencia del viscosímetro el cual no conto con la calibración necesaria para medir los valores.

% de sólidos agua y aceite Contaminación con bicarbonato (grupo 1) El % de sólidos aumento con respecto al fluido base en gran medida, esto fue causado porque al agregar el bicarbonato en forma de solido, el mismo contribuyo al aumento de las partículas solidas presentes en el lodo; por consiguiente él % de agua disminuyo y él % de aceite permaneció constante con respecto al fluido base, por tal motivo el valor obtenido de 4% de aceite es erróneo el cual pudo ser causado por la inadecuada calibración del instrumento así como una mala apreciación al momento de tomar la medida.

Contaminación con carbonato CaCo3 (grupo2) El % de sólidos también aumento en lodo, y casualmente en el mismo % que en el grupo 1, esto es debido a que el CaCo 3 es un sólido, que al ser agregado al lodo contribuye a aumentar los sólidos en dicha muestra, esto se evidencia al observar el aumento de % de sólidos los cual es teóricamente correcto. Por el contrario el % de aceite de dicha muestra permaneció igual con respecto al caso base, ya que se utilizaron las mismas cantidades para la formulación de ambos fluidos.

Filtrado API y Revoque Contaminación con bicarbonato (grupo 1) El filtrado API del grupo 1 presento un ligero aumento con respecto a al caso base, ya que el bicarbonato fue agregado en forma solida y esto causo que aumentaran los sólidos disueltos en el fluido, lo cual al aplicarle los 100psi de presión durante 30min produjo un revoque grueso y hubo mayor pérdida de filtrado con respecto al caso base.

Contaminación con carbonato CaCo3 (grupo2) Este grupo obtuvo un filtrado menor al del caso base, lo cual es teóricamente incorrecto ya que al agregar CaCo 3 en forma solida se observaría un aumento en el revoque junto con el filtrado API, sin embargo el hecho de observar un


[Escribir el título del documento] menor valor de grueso en el revoque pudo haber sido causado por agregar muy poco contenido de lodo al cilindro del filtro prensa o una mala valoración al momento de la practica.

pH Es una medida del grado de acidez o basicidad de una sustancia.

Contaminación con bicarbonato (grupo 1) Se puede notar que el pH del lodo formulado por el grupo 1 disminuyo ligeramente con respecto a al lodo base. Esto ocurre porque el bicarbonato posee iones hidroxilos y carbonatos, los cuales causaron que el pH disminuyera en poca proporción.

Contaminación con carbonato CaCo3 (grupo2) Los iones carbonatos presentes en el carbonato de calcio, causaron que el pH del fluido disminuyera en comparación con respecto al caso base, esto es lo que teóricamente debería ocurrir a que se está trabajando con lodos que poseen pH que oscilan entre 8 y 9.

Pm (Alcalinidad a la fenolftaleína del lodo) Contaminación con bicarbonatos (Grupo 1) En el lodo base, no marcó ningún valor, esto debido a que el lodo base poseía un pH menor a 8,3, aunque el resultado arrojado por el phmetro fue de 8,52, el cual es un valor muy cercano a 8,33. La razón por la que no marcó a pesar de tener un pH ligeramente más alto puede deberse a la descalibración del instrumento y además debe considerarse que el lignito y el lignosulfonato oscurecen el lodo, resultando difícil poder notar el efecto de la titulación por la fenolftaleína. En el caso del Grupo 1 el valor de Pm arrojado fue de 0,6; esto significa que se necesitaron 0,6 mL de H2SO4 para bajar el pH del lodo hasta 8,3 desde 8,4 que era el pH del lodo en cuestión. El caso ideal es que cuando un lodo se contamine con bicarbonatos, el valor del pH disminuya y por ende sus valores de pM, esto porque se necesitara menores cantidades de acido sulfúrico para su titulación.

Contaminación con carbonatos (Grupo 2)


[Escribir el título del documento] El valor de pM para el lodo preparado para este grupo no marcó, esto se origina porque su pH fue un valor muy bajo, menor a 8,3 que es el menor valor al cual marca la fenolftaleína. Es por esto que no se obtuvo un valor de pM.

PF/MF Alcalinidad de la Fenolftaleína al filtrado y alcalinidad del filtrado al Naranja de Metilo. El método de pf/mf usado para realizar el análisis de las muestras contaminadas con bicarbonato y carbonatos está basado en medir la cantidad en mL de H2SO4 @ 0,02N requerida para reducir el pH de una muestra de filtrado del lodo desde su pH inicial hasta un pH de 8,3 (PF) y hasta un pH de 4,3 (MF). Estos son los rangos de pH en los cuales existe presencia de carbonatos.

Contaminación con bicarbonatos (Grupo 1) Al observar los valores de PF/MF del grupo 1 se aprecia que ambos valores disminuyeron con respecto a la muestra base, lo cual no es lógico ya que lo debería haber ocurrido es que al agregársele bicarbonato (HCO3), aumentaran los valores de PF/MF, es decir se necesitara mayores valores de acido sulfúrico y naranja de metilo para su titulación. La razón por la cual no se presento el efecto deseado pudo ser por no utilizar las cantidades necesarias como para que se alterara el pH de la muestra, o el lignito y el ligsulfonato por su efecto regularon el pH evitando la reacción del carbonato, neutralizando su partículas, y por ende evitando la presencia de iones hidroxilos libres.

Contaminación con carbonatos (Grupo 2) Debido a que en este lodo el pH es menor a 8,33, el valor de PF no marco por razones antes mencionadas. En cambio el MF registro un valor de 1,1 aunque fue menor que el caso base, tal vez ocasionado por la poca presencia de oxidrilos en el filtrado, o por una valoración del caso base o de la muestra menciona cuando se realizó la titulación. El caso ideal debe ser que al agregar carbonato de calcio aumenten los iones carbonato en el lodo y en el filtrado, lo cual hace que se necesite mayor cantidad de H2SO4 y naranja de metilo para neutralizar tanto los iones bicarbonatos, como los de bicarbonatos lo cual se traduce en aumentos en los valores de PF y MF. Estos casos por lo general se presentan cuando se consiguen formaciones con CO2 durante la perforación, ocasionando la reacción de dicho compuesto con el lodo, dando origen al acido carbónico, el cual a su vez dará origen a los carbonatos o bicarbonatos dependiendo del pH.


[Escribir el título del documento] Representación gráfica de las propiedades: Gráfica Nº 1 Concentración de Lignosulfonato (Lbs/bls)

Viscosidad Plástica(cP)

0,5

3

1

1

1,5

2

2

3

Gráfica Nº 2 Concentración (Lbs/bls) de Lignosulfonato

Punto Cedente(lb/100ft2)

0,5

1

1

4

1,5

0

2

4

Gráfica Nº 3 Concentraci ón

Geles 10´´

Geles 10´

(Lbs/bls)

(lb/100ft 2 )

(lb/100ft 2 )

0,5

0

1

1

4

5

1,5

0

1

2

5

6



Gráfica Nº 4 Concentración de Lignosulfonato

pH

(Lbs/bls)

Pm (cc/AS)

0,5

12,3 3

1,1

1

11,1 5

0,6

1,5

9,9

0,3

2

8,52

No marcó

Gráfica Nº 5 Concentraci ón

Filtrado API

(Lbs/bls)

(cc/15mi n)

1

27

2

19

3

24

4

22

CONCLUSIONES 

La densidad de un fluido siempre se verá modificada por la adición de un sólido ya que esto hace que la masa del fluido aumente y por la formula de densidad que es masa entre volumen, y al incrementar del numerador el valor de densidad por defecto aumenta.


[Escribir el título del documento] 

La adición de algunos componentes químicos modifican las propiedades del fluido de perforación por ejemplo los des-floculantes, se encargan de la diminución de la viscosidad plástica entre estos el Lignito.



La interrelación entre las fuerzas electroestáticas dentro del fluido son las que determinan el valor del punto cedente, esta pude romperse, aumentarse o disminuirse al incorporar algún tipo de contaminante según los componentes que este posea, en este caso el lignito ocasiona una disminución de La interrelación de las fuerzas electroestáticas disminuyendo el punto cedente.



Las condiciones reológicas de un fluido de perforación, así como también la velocidad del filtrado se ven modificados por algunos aditivos, en este caso los lignosulfonatos reduce los valores reológicos y la velocidad de filtración de los fluidos de perforación base agua.



Siempre que exista la presencia de lignito y lignosulfonatos se evidenciara una disminución de las propiedades del fluido.



La contaminación de bicarbonatos y carbonatos se tratan con cal, yeso y soda caustica según sea necesario.



La densidad no se verá afectada significativamente por contaminación por con cal, ni con la adición de tratamiento al lodo.



Al fluido de perforación se le deben aplicar constantes pruebas de laboratorios para determinar la eficiencia del mismo.



Mientras más contenido de sólidos tenga el lodo preparado mayor será la resistencia de gel, punto cedente y el espesor del revoque.



La viscosidad plástica, resistencia de geles y el punto cedente aumentan cuando se agrega bicarbonatos y carbonatos.



Cuando existe la presencia de lignito y lignosulfonatos, resulta muy difícil observar el cambio de color cuando se agrega la solución indicadora debido a que poseen filtrados muy oscuros.



Los lignosulfonatos y el lignito tienen como propiedad secundaria actuar como controladores de filtrado, permitiendo una mejor formación del revoque y evitando mayores daños a la formación.

la


[Escribir el título del documento] 

La presencia de bicarbonatos y carbonatos es detectada mediante pruebas químicas como PF, MF, PM y mediante la continua medición del pH.

RECOMENDACIONES ➢

Es importante conocer las aplicaciones

y funciones de cada equipo o

aparato así como el manejo de los mismos.

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Tener cuidado al momento de cambiar de cilindro graduado en el proceso e filtración, ya que se pueden ocasionar err ores en la medición del filtrado.



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Titular de manera lenta y continua, cuando se realicen los análisis químicos, esto minimiza el riesgo de dañar el proceso.

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Mantener el lodo agitándose antes de cada someterse a cada prueba para evitar la precipitación de los sólidos.

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Evitar el contacto con aquellos productos que puedan ser tóxicos. Tener conocimiento del orden en que se deben agregar los aditivos cuando se está preparando lodo.



Recomendaciones a tener en cuenta en la preparación y utilización de sistemas de fluidos lignosulfonatos. 

Evitar utilizar altas concentraciones de lignito y lignosulfonato ya que en cantidades excesivas aumenta propiedades reológicas de los fluidos, y permite la formación de carbonatos y bicarbonatos a partir de ellos.

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Establecer un sistema de monitero continuo en el campo de manera tal de evaluar las condiciones del fluido en intervalos de tiempo ya que estos son muy propensos a contaminarse durante la perforación dependiendo de las condiciones del yacimiento.

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Utilizar en formaciones no productoras y no reactivas ya que presentan mayor versatilidad en estas condiciones.

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Evitar utilizar estos sistemas con densidades bajas ya que ocasionara la formación de espumeas y la reducción de la viscosidad.

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Mantener rangos de pH entre 9,5-11,5 y temperaturas menores a 300 ºF con el fin de evitar degradaciones termales del fluido y la posterior utilización de controles excesivos de los sólidos presentes

Lignosulfanatos y Sus Con Tam in Antes

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