LPET-217_INFME-5_Filtrado y Revoque

UMSA – FACULTAD FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA PETROLERA

FLUIDOS DE PERFORACION – LABORATORIO

DOCENTE: ING. FELIX SORUCO

UNIV.: UNIV.: CARLOS ALOBERTO TORRICO BORJA

AYUD. DOC.: OMAR SALCEDO

DETERMINACION DEL FILTRADO Y REVOQUE OBJETIVO •

La presente práctica tiene por objetivo determinar las propiedades de fltración de un lodo de peroración mediante la medición del fltrado y el revoque con el uso del fltro prensa.

FUNDAMENTO TEORICO

FIURABILIDAD: FILTRADO Y REVOQUE Una de las propieda propiedades des importan importantes tes de una suspensió suspensión n de arcill arcilla a es de ormar una película delgada e impermeable en la pared del agujero. Esta película nos sirve para controlar el desmoronamiento de las rocas y de esta maner manera a la pres presió ión n hidr hidros ostá táti tica ca evit evita a el desm desmor oron onam amie ient nto o de las las roca rocas s blandas evita tambi!n ingreso de "uidos de ormación hacia la ormación. Un buen lodo de peroración orma una película delgada caso contrario una película gruesa difculta las operaciones de peroración debido a que el diámetro del po#o aumenta. $lgunos actores que intervienen en la ormación de revoque son% -

El tama&o de las partículas El estado de "oculación de la arcilla La saturación iónica La temperatura y la presión del lodo La velocidad de gelatini#ación etc.

El fltrado es el líquido que que pasa a la ormación a trav!s de la película película y hay ' tipos de fltración fltración dinámica y la fltración estática la fltración dinámi dinámica ca ocurre ocurre cuando cuando el "uido "uido esta esta en circul circulac ación ión por el agujer agujero o y la estática se eect(a cuando el "uido esta en reposo. Los actores que aectan la fltración son%

UMSA – FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA PETROLERA

-



UNIV.: CARLOS ALOBERTO TORRICO BORJA


El tiempo La presión La dispersión apropiada de las arcillas coloidales La temperatura.

FUNDAMENTOS DE FILTRACION

La ecuación dierencial undamental que describe las relaciones entre la p!rdida de agua y un medio fltrante basados en la Ley de )arcy se deriva al considerar que la rápide# de p!rdida de "uído en el tiempo dado es directamente proporcional a la caída de presión e inversamente proporcional a la viscosidad de la ase líquida y del espesor del enjarre o revoque depositado% dQW dt

=

2

k P µ QS

donde% t : tiempo µ : viscosidad k : constante

QW : p!rdida de "uido P : presión aplicada QS : volumen de sólidos del revoque

)ebido a que los sólidos del revoque dependen del volumen del líquido fltrado QS α QW

R =

⇒

QW

QS

QW dQW

⇒

=

2 k RP dt

µ

*ntegrando la anterior ecuación tenemos 2 QW

=

k 2 PRT

+,-

µ

ay que considerar que como el papel fltro no es compresible no cambia su permeabilidad con el tiempo. R , P y µ son constantes en una prueba de Laboratorio y si T

ecuación +,- será% Q

=

kT

1

2

⇒

Q

=

k 30

1

2

/i queremos encontrar en que tiempo fltra la mitad tenemos% 1 2

Q

=

1 1 k 30 2 2

⇒

1 2

Q = k 7 .5

1

2

=

30 [ min ] la






La temperatura no aparece en la ecuación +,- pero tiene un eecto predominante al alterar la viscosidad de la ase acuosa y de acelerar las reacciones químicas en el lodo pudiendo ser "oculación o dispersión de arcillas alterando en aumento o disminución del fltrado respectivamente. /uponiendo constantes los valores de R , P y T en la ecuación +,- tenemos%

Q

k 3

=

V

1

2

/i en el canal de la salida de un po#o el lodo tiene 01 23 y el revoque ' mm de espesor pero en el ondo el lodo alcan#a una temperatura de ,40 23 despu!s de transcurrido el mismo tiempo y la misma presión dierencial tendremos% V 1 ( 68[ ° F ] ) = 1.002

Q1

=

k 3 1

V 1

Q2

V 2 ( 176 [ ° F ] ) = 0.357

=

2

k 3 1

V 2 2 Q2

=

Q2

=

Q1

1.002

1 1

0.357

2 2

1.68 Q1

Lo que quiere decir que el revoque habrá aumentado un 015 y si originalmente tenía ' mm ahora tendrá 6.60 mm. La ecuación +,- en t!rminos de fltrado y presión queda% Q

=

k 3 P 0.5

Esto es% si el revoque no es compresible la p!rdida del "uido variará con la raí# cuadrada de la presión. E7perimentalmente se ha encontrado que el e7ponente de 8 es menor a 9.: lo cual indica que la presión tiene un eecto menor que el indicado por la órmula debido a las siguientes ra#ones% ,- ;uando la presión aumenta el revoque se vuelve compacto lo que disminuye la permeabilidad reduciendo el valor del e7ponente 9.:. '- 8orque la orma y tama&o de las partículas no es uniorme ya que varían d orma es!rica a casi plana. /i ponemos la órmula anterior en orma logarítmica tendremos% log Q = Logk 3 + X log P






La ecuación anterior es la ecuación de una línea recta en un papel de escala logarítmica. El fltrado del lodo debe ser siempre menor a ' cc en pruebas estandari#adas. Un fltrado e7cesivo produce da&o en las ormaciones productoras debe tratarse de que este da&o sea el menor posible debido a que el fltrado e7cesivo hincha las arcillas con eso la porosidad se va taponando y por tanto la permeabilidad baja grandemente y la producción de la roca productora disminuye además los registros de po#o no son buenos si e7iste mucho fltrado registrando solo la resistividad del agua que fltró. El volumen colectado es directamente proporcional a la raí# cuadrada del tiempo de fltración para una determinada presión y temperatura?. Entonces se tiene% Q

Q1

∝

=

T 1

)onde%

T

Q2 T 2

@' A 3iltrado fnal en el tiempo B ' @, A 3iltrado conocido en el tiempo B , Q2 =

Q1 T 2

=

Q1 30

T 1

7 .5

Q2 = Q1 ⋅ 2

8or lo que el resultado a 4.: minutos es multiplicado por dos para obtener el equivalente a 69 minutos. Este valor de fltrado a 4.: y 69 minutos respectivamente en l práctica presenta ligeras variaciones dependiendo de la naturale#a de los "uidos. Las dierencias son mínimas en lodos bentoníticos de lignosulonatos no es así en lodos cálcicos y salados donde las dierencias donde las dierencias son mayores debido al volumen de fltrado en ra#ón de fltrados inmediatos +3o- y C!gimen de fltración +C3conceptos más reales ya que el lodo sometido a la presión de ,99 8/* pierde en principio líquido en orma violenta hasta la ormación de la película ormado el revoque el fltrado es continuo y uniorme.






El fltrado inmediato Fo es igual% Fo

=

[ ml ] 30[ min ] − RF

El r!gimen de fltración es igual a% RF = [ ml ] ilt!"do en T 2 − [ ml ] ilt!"do en T 1

Estos cálculos son generalmente apro7imados e ineriores al valor verdadero y nunca se deberían intentar en lodos que tienen p!rdidas por fltración ineriores a los : centímetros cada 4.: minutos.

Sodio Carboximetilel!lo"a #CMC$

El ;D; es un coloide orgánico con estructura molecular ormando cadenas largas que se usa como aditivo para controlar la fltración. La longitud de estas cadenas determina la in"uencia relativa que este material tiene en la viscosidad y la habilidad para taponar las aberturas en la capa el revoque. )urante la peroración sodio ;D; es muy estable contra la degradación del polímero bajo condiciones de p temperatura y ataque microbiológico. La degradación puede ocurrir a un p inerior a 0 con una temperatura menor a ,9 F3. Los "uidos de peroración usualmente se mantienen alcalinos así habrá poca difcultad con la degradación hidrolítica del polímero. En condiciones a las cuales se puede dar la degradación se usa un preservante tal como el dicromato de sodioG este material además de servir de preservante act(a como inhibidor de corrosión. ;uando el lodo contiene una concentración e7cesiva de sal la eectividad del ;D; se reduce. El ;D; tambi!n está sujeto a la degradación a temperaturas superiores a los 699 F3 y su eectividad como agente de control contra la p!rdida de "uido +fltración- se reduce con el incremento de temperatura. MATERIALES • • • • • • •

Un fltro prensa completo. Huestro lodo de peroración. 8robeta graduada de ': ml. Licuadora para agitar el lodo. 8apel fltro. Bornillo microm!trico. ' gramos de D*L 8$;IC.






PROCEDIMIENTO



$rme el depósito reuniendo las siguientes partes en el siguiente orden% copa de asiento empaquetadura de goma malla metálica papel fltro +use papel fltro Jhatman HF :9 o :' de K centímetros de diámetro y 9' de grosor- empaquetadura celda o cuerpo del fltro +aseg(rese de que todas las partes están en buen estado secas y limpias-.



Llene la celda con lodo reci!n agitado hasta , cm del borde superior y complete el armado con una arandela y la tapa.



;oloque el depósito en el marco del soporte y ajuste la unidad apretándola con el tornillo de seguridad.



;oloque una probeta graduada +de ': ml- bajo el tubo de descarga para recibir el fltrado.



$bra la válvula de seguridad y ajuste la válvula de regulación de modo que la presión aplicada sea de +,99  :- 8/* o de +4  96- MgNcm 'G en 69 segundos verifque si no hay ugas en las cone7iones de las mangueras.

$ partir de este momento comience a cronometrar el

tiempo. +)e e7istir ugas cierre las válvulas y r evise la cone7iones-. 

Dida el volumen de fltrado cada : minutos o cada minuto si el tiempo establecido para la prueba es de 4: minutos.



Berminado el tiempo de prueba +4: o 69 minutos- seg(n lo establecido previamente cierre la uente de gas comprimido con la válvula de seguridad +esto acabará con toda la presión del sistema- vuelva la válvula de regulación a su posición má7ima hacia uera.



Dida el volumen de fltrado en la probeta en cm 6  9, de apro7imación. Ceporte la medición en cm 6 sobre el tiempo establecido en la prueba.



)esajuste el tornillo de seguridad y retire el depósito del soporte tire el lodo y desarme el conjunto teniendo mucho cuidado al despegar el papel fltro con el revoque.



Lave el papel con una ligera corriente de agua si uese necesario y deje secar por una hora.



Dida el espesor del revoque corrija el valor medido a consecuencia del grosor del papel fltro y reporte !ste en milímetros.






DATOS EXPERIEMENTALES

L#$# 1 $en&id"d

Tiem'o [ min]

Vol(men ilt!"do

1 2 3 * 5 6 7 7.5

*.0 5.5 6.5 7.5 8.0 8.6 +.* 10

g 1.0* 

  ))

TOTAL

Espesor del revoque%

1.56 [ mm]

[ ml ]

 g  )ensidad del lodo% 1.0*  ))   LODO %

De&"idad

Tiem'o [ min]

Vol!me& (iltrado

1 2 3 * 5 6 7 7.5

5.2 7.8 10.1 12.1 13.+ 15.5 17.0 17.+

g 1.03 

  ))

TOTAL

Espesor del revoque%

1.20[ mm]

[ ml ]

 g  )ensidad del lodo% 1.03  ))   

CALCULOS

)* Si el tiem'o de 'r!eba e" de +*, mi&!to" al!le el -ol!me& total de (iltrado 'ara ./ mi&!to"0 1 re'orte omo (iltrado A2I #'ara ./ mi&!to"$*






LODO ) Q2 = 10[ ml ] ⋅ 2 Q2 = 20[ ml ]

Entonces% Filt!"do ,P-  ( 30[ min ] = 20[ ml ] )

LODO % Q2 = 17 .+[ ml ] ⋅ 2

Q2 = 35.8[ ml ]

Entonces% Filt!"do ,P-  ( 30[ min] = 35.8[ ml ] )

%* Co& lo" dato" obte&ido" 3ra(i4!e* Vol!me& -" tiem'o

a)

LODO )

5r6(ia (iltrado A2I #./ mi&!to"$ %, o %/ d a t  e l o ),  o d a r )/ t l i ( e d l m ,

/ /

,

)/

),

%/

%,

Tiem'o de (iltrai7& e& mi&!to"

LODO %

./

.,






5r6(ia (iltrado A2I #./ mi&!to"$ 8/

o d ., a t  ./ e l o %,  o %/ d a r ), t l i ( e )/ d l , m

/

/

,

)/

),

%/

%,

Tiem'o de (iltrai7& e& mi&!to"

b$ Vol!me& -" ra9 !adrada del tiem'o LODO )

./

.,






Vol* Filtrado -" Ra9: C!adrada del tiem'o %, o d a %/ t  e l o ),  o d a r )/ t l i ( e d , l m

/ /

)

%

.

8

,

;

Ra9: C!adrada del Tiem'o de (iltrai7&

LODO %

Vol* Filtrado -" Ra9: C!adrada del tiem'o 8/ ., o ./ d a t  %, e l o  %/ o d a r ), t l i ( e )/ d l m ,

/ <, /

)

%

.

8

Ra9: C!adrada del Tiem'o de (iltrai7&

, ; y = 6,7x - 1,0045 R2 = 0,997

Obte&3a la e!ai7& de la =ltima 3r6(ia #li&eal$ 1 al!le o& e"ta el (iltrado 'ara ./ mi&!to"* Com'are lo" re"!ltado" o& lo" del '!&to )* LODO )








=

3.5+71 / + 0.1*67

Q2

=

3.5+71 t + 0.1*67

Q2

=

3.5+71 30

+

0.1*67

Q2 = 1+.85[ ml ]

;omparamos este valor con el del punto ,%   =

1+.85 − 20 20

⋅100

 

=

0.75

LODO % 

Q2 Q2

=

= =

6 .7 /

−

1.00*5

6 .7 t − 1.00*5

6 .7 30

−

1.00*5

Q2 = 35.6+3[ ml ]

;omparamos este valor con el del punto ,%   =

35.6+3 − 35.8 35.8

⋅100

  0.3 =

CUESTIONARIO

)* >C!6l e" la im'orta&ia del re-o4!e?

Es importante el revoque debido a que impermeabili#a el po#o y por tanto nos sirve para evitar la hidratación y desintegración de las ormaciones lutiticas el desmoronamiento de las rocas blandas además mantiene los "uidos de ormación en sus arenas nativas. . ;uando el revoque es grueso disminuye el diámetro del po#o y puede ocasionar un atropamiento de la herramienta. $demás al ser mas grueso es tambi!n mas permeable y permite mayor ingreso de fltrado el cual tiene un eecto perjudicial en las ormaciones dele#nables como las lutitas y puede reducir la producción de la ormación productora.

%* De(i&a lo 4!e e" Fi!rabilidad

Es la propiedad de una suspensión de arcilla en particular la capacidad de sus componentes sólidos para ormar una película delgada e impermeable o de baja permeabilidad denominda revoque o enjarre para que cubra las paredes de po#o.






.* >C!6le" "o& lo" (atore" 4!e i&ter-ie&e& e& la (ormai7& del re-o4!e o 'el9!la de lodo?

I -

Bama&o orma y distribución de los sólidos El estado de "oculación de las arcillas La saturación iónica La velocidad de gelatini#ación La temperatura y presión del lodo

Los actores que in"uyen en la ormación de un revoque tienen que ver con los sólidos presentes en el lodo pero más importante que el contenido de sólidos en un lodo es el tama&o de las partículas su orma y distribución. 8ara la ormación de un buen revoque no solo se debe tomar en consideración a los sólidos base del "uido de peroración sino tambi!n los materiales especiales usados para el control de p!rdidas por fltración como el ;D; o el ;ypan.

8* >C!6l e" el "i3&i(iado de la !r-a t -" V 1 'ara 4!@ ti'o" de lodo" "e da*?

C.I La curva t vs = nos muestra el volumen de fltrado estático obtenido a dierentes tiempos y las tendencias que tiene este fltrado. O se da para lodos base agua y que tengan un fltrado menor a : cc cada 4.: minutos. La curva t versus = nos muestra la variación de volumen de fltrado con el tiempo es decir nos da el comportamiento con el que aumenta el volumen de fltrado con el paso del tiempo. Este comportamiento suele ser potencial y se da para todos los lodos que produ#can fltrado. ,* >Q!@ e&tie&de 'or r@3ime& de (iltrai7&?

C.I El r!gimen de fltración es un concepto mas real del fltrado de un lodo que tenga variaciones mayores en los valores de fltrado a 4.: y 69 minutos. O es el r!gimen de volumen de fltrado en unción del tiempo despu!s de que se ha pasado el tiempo de los 4.: minutos. El r!gimen de fltración es la relación entre volumen de fltrado y el tiempo de fltración. $sí un en un r!gimen de fltración alto e7istirá un gran volumen de fltrado en un corto periodo de tiempo y en un r!gimen de fltración bajo e7istirá poco volumen de fltrado para un gran tiempo de fltración. BIBLIOGRAFIA

Puía de Laboratorio Q Univ.

LPET-217_INFME-5_Filtrado y Revoque

Recommend Documents