Marco Teorico IV

8/18/2019 Marco Teorico IV

1/19

MARCO TEORICO

Que son los Lodos Base Aceite

Son sistemas que se caracterizan por no contener agua, formulados a base de

un aceite mineral o convencional. Tiene menos contenidos aromáticos que el diesel

y el kerosén y por lo tanto son menos tóxicos y están diseados para recuperar

n!cleos en su estado original. "ste sistema utiliza un emulsificante débil que tiene

la #abilidad de absorber el agua de la formación y emulsionarla de una manera

efectiva en el lodo.

Características de los lodos base aceite

• Se estabiliza por medio de varios emulsionantes.

• $o #ay tendencia de separación de las fases %agua&petróleo' cuando la emulsión

es buena.

• (as gotitas de agua act!an como viscosificante y contribuyen sustancialmente a

la resistencia de gel, al control de filtrado y a la suspensión de la barita.

• (os )ceites *inerales de petróleo tienen componentes saturados en un

porcenta+e de - y componentes insaturados en un -.

• Su apariencia es la de un l/quido amarillo cristalino.

• Su olor es caracter/stico de los #idrocarburos.

• Su punto de vapor es menor de 0,01 mm#g a 21 34.

• 4arece de componentes aromáticos.

Aplicaciones del sistema

• Se emplean en condiciones cercanas a una relación óptima entre las cantidades

de petróleo y agua.

• Se usa para que el lodo tenga el me+or equilibrio entre viscosidad, pérdida de

filtrado y estabilidad de emulsión


2/19

Ventajas y desventajas de estos sistemas

Ventajas:

• "ste permite #acer operaciones en muc#os de los yacimientos con ba+a presión,

sin llegar al uso de fluidos aireados ni neumáticos, cuya log/stica requiere el uso

de equipos de gran volumen y peso %compresores y multiplicadores de presión,

separadores de gas y l/quidos, y constrictores de presión'.

• 5uena estabilidad de la emulsión frente a contaminaciones moderadas con

sólidos y aceite, provenientes de las formaciones, lo que garantiza un m/nimo de

problemas durante las operaciones.

• 5uenas propiedades reológicas que garantizan altas tasas de penetración y

buena limpieza del #oyo.

• */nima alteración de la permeabilidad de las formaciones permeables de

interés lo que redunda en mayor productividad de los pozos.

• )umento de la tasa de penetración por la ba+a presencia de sólidos en la mezcla.

• *inimización de los costos, porque el fluido puede ser reciclado.

Desventajas:

• (a preparación inicial de los lodos base aceite toma más tiempo y su costo es

mayor al de los lodos base agua.

• "l problema de contaminación ambiental es mayor con los lodos base aceite.

• "l traba+ar con lodos base aceite resulta más peligroso para el personal del

taladro.

• (a rata de penetración con lodos base aceite es menor.

• "l problema de asentamiento de 5arita es mayor con los lodos base aceite.

• (a interpretación de los perfiles resulta más dif/cil con lodos base aceite.

• "l desplazamiento con lodo base aceite es más problemático.

Clasificación de los lodos base aceite


3/19

Lodos 1! Aceite: "s aquel cuya fase continua es el aceite, no contiene agua

ni emulsificantes. Se utiliza como un controlador de filtrado, no contiene

surfactantes y al igual que el resto de los lodos base aceite, utiliza cal viva en

pequeas concentraciones, la cual reaccionará con el emulsificante pasivo para

formar un detergente en el caso de producirse una invasión de agua proveniente

de la formación. "stos sistemas tienen muy poca tolerancia a la contaminación

con agua, ciertamente puede tolerar #asta un - en volumen de agua sin causar

cambios en la #umectabilidad de la roca y es posible lograr la conversión a una

emulsión inversa, si esta contaminación con agua excede el - en volumen.

Lodo base aceite con control de filtrado: Se aplica en zonas de pérdida

de circulación o en formaciones con presiones subnormales. Son sistemas

bastante estables y resistentes a la contaminación y a altas temperaturas. "ntre

sus desventa+as esta la ba+a tasa de penetración y alto costo.

Lodo base aceite con relación "#": "ste sistema se utiliza en zonas

ambientalmente sensibles, donde el descarte de ripios es problemático, de all/

que la cantidad de aceite a usar se reduce. Su costo de mantenimiento es alto.

Lodos $mulsión %nversa: "s aquel que contiene un porcenta+e mayor de -

en volumen #asta un -0 de agua. 6onde el aceite es la fase continua y el agua

es la fase dispersa. "ste tipo de fluidos resulta de la unión de los aceites 6iesel,

mineral o sintético como fase dispersante o continua y el agua como fase

dispersa en forma de gotas. Se utilizan emulsificantes que tienen la propiedad

de cambiar la tensión interfacial %agua&aceite' donde el agua tenga la mayor

tensión interfacial. "sto genera que las part/culas de agua formen pequeas

esferas dispersas en el petróleo cuando la mezcla es agitada violentamente. "l

agua no se disuelve o mezcla con el aceite sino que permanece suspendida,

actuando cada gota como una part/cula sólida.

Lodo base aceite sin control de filtrado: 4on este sistema se logra

me+orar la tasa de penetración y minimizar costos iniciales del lodo, es un

sistema poco estable a altas temperaturas y requiere un mayor consumo de

aceite.


4/19

$mulsión inversa

"stá basado en una emulsión donde el agua es la fase dispersa y el aceite es

la fase continua. "l agua no se mezcla con el aceite pero permanece suspendida

formando pequeas gotas. 4aracter/stica principal de una buena emulsión es la no

separación de las fases.

Aplicaciones

• Son aplicados en formaciones donde los fluidos base agua no son compatibles.

• 6onde la temperatura de fondo son superiores a los 700 38.

• "n pozos de elevada presión y temperatura.

• "n pozos #orizontales y9o altamente desviados.

• Son utilizados en lutitas problemáticas utilizando el concepto de actividad

balanceada.

• :ara evitar la floculación que ocasiona un lodo base agua.

• :ara perforar formaciones productoras de ;2S y 4


5/19

V'()*: "s una arcilla organof/lica que act!a como viscosificador y agente

gelificante que es usado en los sistemas >ersa basados en aceite. "sta bentonita

tratada con aminas es usada para incrementar la capacidad de acarreo y las

propiedades de suspensión, provee soporte para materiales pesantes también

ayuda en la formación del revoque, el control del filtrado y el acarreo de ripios.

Versamul: "s un emulsificador multipropósito, es una mezcla l/quida con

base en aceite mineral, de selectos emulsificantes, #umectantes, gelificantes y

estabilizadores. "l >ersamul, es el emulsificador básico de los sistemas de lodo

con base aceite >ersadrill, >ersaclean y >ersaport. :roporciona excelente

estabilización de las emulsiones, #umectación secundaria, viscosidad, controlde filtrado y estabilidad térmica. "l elemento activador del >ersamul es el

calcio, y da me+ores resultados si el, exceso de cal es alto.

o )pariencia 8/sica? l/quido viscoso, ambarino oscuro.o @ravedad especifica? 0.AB & 0.C.

Versacoat: "s un surfactante orgánico multipropósito que act!a como aditivo

emulsificante y #umectante en sistemas >ersa con base en aceite. "l >ersacoat

empapa con aceite la barita y los recortes de perforación a fin de evitar que el

agua mo+e las part/culas sólidas. Sus funciones secundarias son el aumento de la

estabilidad térmica y el control del filtrado a temperaturas y presiones altas. "l

>ersacoat es eficaz en amplia escala de temperatura y en presencia de

contaminantes, y disminuye los efectos adversos de contaminación con agua.

o )specto 8/sico? l/quido viscoso color ambarino oscuro.o @ravedad espec/fica? 0.& 0.D.

Versatrol: "s un aditivo de gilsonita %asfalto natural' que se usa paracontrolar la filtración en lodos >ersa a base de aceite, en aplicaciones de alta

temperatura y alta presión. 8recuentemente se usa paras sellar formaciones

agotadas y de ba+a presión, tal como disminuir la perdida de fluido ):E. "l

>ersatrol, contribuye a me+orar la estabilidad térmica de la emulsión, y la

aptitud de suspensión en casi todas las formulaciones de lodos a base de aceite.


6/19

"l >ersatrol también aumenta la viscosidad especialmente a temperaturas ba+as

debido a su solubilidad parcial.

o )specto 8/sico? :olvo negro.o @ravedad "specifica? 0.- & 1.1B

Cal +idratada: ;idróxido de calcio tratado con agua, agregado al lodo para

transformar los +abones sódicos en +abones cálcicos, sirve también para

mantener el nivel de alcalinidad adecuado a la condición de perforación y un

rango de :; en los niveles óptimos. También sirve para combatir gases 42< y

;2S, se encarga de la limpieza del #oyo.

A,ua fresca: 4onstituye la fase dispersa del sistema de los lodos base aceite.8orma parte del sistema y consiste en pequeas gotas que se #allan dispersas y

suspendidas en el aceite, actuando cada una de ellas como una part/cula sólida.

4ontrola la perdida de fluido.

Cloruro de calcio: 5rinda estabilidad al sistema y aumenta la estabilidad de

la fase fluida. "l carbonato de calcio es utilizado como agente de punteo y9o

material densificante en fluidos de perforación, de completación y Forkover.

"stá disponible en tamaos de fino a gruesos para proveer un puente efectivo

del intervalo productor. "s usado para prevenir invasiones de fluido en zonas

permeables y9o productoras y la pérdida de circulación durante el Forkover,

completación y operaciones de perforaciones. "ste puede ser usado para

preparar una p/ldora con el propósito de su uso en la liberación de tuber/a.

Barita: "s un mineral de sulfato de bario que se encuentra en la naturaleza

como tal, es el agente densificante que se emplea más com!nmente para lodos.

Su peso espec/fico de B.2- lo #ace muc#o más denso que la mayor/a de los

sólidos de perforación, tiene además la venta+a de ser inerte y no abrasivo.


7/19

Criterios basados en el impacto ambiental de los sistemas base

aceite

"l alto costo de estos fluidos, permite que ellos sean empleados solo en

situaciones especiales en las cuales se requiera el reemplazo de los lodos base aceiteconvencionales, tal es el caso de las situaciones en que se esté perforando áreas

muy sensibles en su medio ambiente, como lo son los lec#os marinos y zonas

pantanosa, donde la biodiversidad de la fauna y la flora pueden ser afectados por

los efectos tóxicos del los lodos tradicionales base aceite, originando por

consiguiente un grave desequilibrio. )demás de ello existen zonas estrictamente

protegidas por el *inisterio del )mbiente, cuyas pol/ticas #an establecido el

desarrollo de fluidos de perforación de ba+o impacto ambiental, es decir, de ba+a

toxicidad y con mayor capacidad de biodegradación.

:ara determinar la calidad del sistema emulsionado es necesario efectuar la

medición de su estabilidad eléctrica, la relación agua&petróleo y el análisis de la

apariencia de filtrado recogido de la prueba ;T&;:G de esta manera se puede

establecer la estabilidad de la emulsión y por consiguiente la calidad del fluido. "n

los lodos base aceite no es necesario realizar este procedimiento.

$stabilidad el-ctrica

(a estabilidad eléctrica, es un indicativo de la calidad de la emulsión del

agua en el aceite. "sta prueba no indica que un lodo este o no en buenas

condiciones, solo indica la tendencia del lodo a me+orar o empeorar. Se mide en el

laboratorio con un probador de onda sinusoidal como el 8ann modelo 27&6G otra

manera de ver si está bien la estabilidad eléctrica es mediante el filtro ;:&;T, cuyo

filtrado debe presentar solo aceite, pues si presenta agua, significa que la emulsión

se está rompiendo y por ende la estabilidad de la emulsión se está rompiendo y se

tiene que agregar más emulsificante. :ara densidades del lodo entre A y 12 lpg es

aceptable una estabilidad eléctrica de B00 voltios ó más. "n lodos pesados la

estabilidad eléctrica puede variar de -00 a 2000 voltios.


8/19

.ipos de formaciones recomendables para el uso de los lodos

base aceite /$mulsión %nversa0

(os lodos base aceite tienen la propiedad de estabilizar (utitas conproblemas. Si esta presurizada, se puede perforar con un lodo de emulsión inversa

con densidades de 0.2 H 0.B lbs9gal menor que el requerido para el lodo base agua.

"stos lodos fueron usados con muc#o éxito luego que se comprobó a nivel de

laboratorio que poseen la propiedad !nica de desarrollar fuerzas osmóticas frente a

formaciones de (utitas, trayendo como resultado la extracción del agua de la

(utita, cuando suficiente cantidad de 4loruro de 4alcio estaba presente en la fase

acuosa del lodo base aceite.

4uando la fase acuosa del lodo contiene una salinidad mayor que la del

fluido de formación, se produce un efecto osmótico.

(os sistemas ecológicos también son recomendados para perforar áreas

esencialmente sensibles del mundo entero cuando mantiene el estado nativo de la

formación geológica sea una condición importante y se necesiten fluidos no

per+udiciales de extracción de n!cleos y perforación, además estos sistemas no se

usan donde la contaminación con agua sea un problema sabido.

roblemas se pueden presentar de romperse la emulsión en un

sistema base aceite invertido

Despla2amiento: 6urante el desplazamiento del lodo base agua por el lodo

base aceite ocurre por lo general contaminación por agua. "n ese caso se debe

usar un espaciador y descartar la parte más contaminada del lodo base aceite."s muy recomendable #acer desplazamiento dentro del revestidor y mantener

en movimiento la tuber/a. "l lodo base agua se debe desplazar antes de iniciar el

desplazamiento.


9/19

-rdida de circulación: "l tipo más com!n de pérdida de circulación que

ocurre cuando se perfora con lodo base aceite es el fracturamiento, ya que el

lodo base aceite se usa, por lo general, después de correr el revestidor

intermedio. :ara controlar este tipo de perdida no se debe emplear materiales

celulósicos o celofán, porque se degradan el aceite.

Cementación: 4uando una emulsión inversa se mezcla con una lec#ada de

cemento se produce una contaminación que resulta en un incremento de la

viscosidad. Si el lodo contiene una alta concentración de cloruro de calcio se

origina una des#idratación del cemento en la interface de+ándolo fresco y

fraguado.

Arremetidas: Son dif/ciles de detectar, por el #ec#o de que el gas se solubiliza

en el lodo cuando es sometido a altas presiones y a altas temperaturas. 4uando

el gas entra en solución, se comporta como cualquier fluido en el anular y

ning!n cambio ocurre en la superficie durante la circulación, lo que da una falsa

seal cuando se para la circulación para observar el pozo.

3antenimiento para este tipo de sistema

• *antener estabilidad eléctrica por encima de B00 voltios.

• *antener un filtrado ;T&;: todo aceite.

• $o agregar agentes densificantes cuando se agregue agua.

• *antener el exceso de cal a entre 1.- y 7.0 lb. 9bbl %B.0 y .0 =g. 9m7'.

• Isar equipo de control de sólidos para evitar acumulación de sólidos de ba+o

peso espec/fico.

• $o saturar la fase agua con 4a4l2 porque podr/a ocurrir inestabilidad de la

emulsión y mo+ado de los sólidos por agua.

uede ser utili2ada la bentonita como a,ente viscosificante en estos

sistemas4 en caso de no ser utili2ada5 &ue aditivo se utili2a en su

lu,ar6


10/19

"n este tipo de sistemas no se utiliza bentonita para aportarle viscosidad

al mismo porque la fase continua es aceite y la bentonita es insoluble en aceite,

esta es sustituida por el @"(T


11/19

PROCEDIMIENTOS DE LOS EQUIPOS

BALANZA PARA LODOS

4onsiste de un recipiente con tapa que está montada en el extremo de un

brazo graduado que lleva un cursor. "s el instrumento más usado para determinar

la densidad de los fluidos de perforación. "ste instrumento permite mediciones con

una precisión entre J 0.1(pg, ó J 0.-(pg. (a balanza consiste de las siguientes

partes? una base de soporte, un recipiente con cubierta, un brazo graduado con

caballete móvil y un punto de apoyo con una burbu+a de nivel.

5alanza de lodos 5aroid.

Calibración:

Ketirar la tapa del vaso y llenar completamente el vaso con agua.

>olver a colocar la tapa y secar el exceso de agua en el exterior de la misma.

4olocar de nuevo el brazo de la balanza sobre la base y el cursor en el valor

de A.77lbs9gal.


12/19

(a burbu+a de nivel deber/a estar centrada cuando el cursor está en A,77

lb9gal. Si no es as/, a+ustar usando el tornillo de calibración en el extremo del

brazo de la balanza. )lgunas balanzas no tienen tornillos de calibración y se

requiere aadir o remover granallas de plomo a través de la tapa de

calibración.

rocedimiento:

"l procedimiento para determinar la densidad de una muestra de fluido de

perforación es?

(lenar la copa con el lodo que #a de analizarse.

4olocar la tapa sobre la copa y asentarla firmemente, pero en forma lentacon un movimiento giratorio. )segurarse que sale un poco de lodo por el

orificio de la tapa.

(avar o escurrir los restos de lodo que se encuentren en el exterior de la copa

o el brazo.

4olocar el espigón sobre el soporte y mover el cursor a lo largo del brazo

graduado #asta que la burbu+a del nivel indique que esta nivelado.

(eer la densidad del lodo en el lado izquierdo del cursor.

(avar la copa inmediatamente luego de cada ensayo.

BALANZA ANALÍTICA:

"s un aparato que sirve para determinar el peso de los aditivos qu/micos que

son usados en la preparación de los lodos. 4onstan de una serie de pesas que

indican las cantidad en gramos a ser medidos y un plato que sostiene el material a

ser pesado.


13/19

5alanza anal/tica.

VISCOSIMETRO ROTACIONAL FANN

"ste aparato está constituido por un rotor

exterior que gira dentro de un vaso mediante un motor eléctrico. Ina ca+a de

velocidades que act!a mediante un sistema de engrana+es, #ace girar el rotor a 7, C,

100, 200, 700 y C00 rpm. )l girar el rotor produce un cierto arrastre de un estator

concéntrico al mismo este arrastre se mide mediante una balanza de torsión, que

indica la fuerza desarrollada en un dial graduado. "l instrumento está diseado de

forma tal que puede #acerse la lectura directa en unidades adecuadas.

@eneralmente en el campo se utilizan viscos/metros manuales o eléctricos de dos

velocidades %700 y C00'.

>iscos/metro rotacional 8)$$.

4onstituido por un rotor exterior que gira dentro de un vaso mediante unmotor eléctrico. Ina ca+a de velocidades que act!a mediante un sistema de

engrana+es, #ace girar el rotor a 7&C&100&200&700 y C00 revoluciones por minuto

%rpm'. )l girar el rotor produce un cierto arrastre de un estator concéntrico al

mismo. "ste arrastre se mide mediante una balanza de torsión, que indica la fuerza


14/19

desarrollada en un dial graduado. "l instrumento está diseado en forma tal que se

puedan #acer lecturas directas en unidades adecuadas %deflexiones'.

"l procedimiento para la determinación de la viscosidad plástica, viscosidad

aparente, punto cedente y resistencia al gel es el siguiente?

4olocar la muestra recientemente agitada en el recipiente y sumergir el

cilindro del rotor #asta la marca que se encuentra grabada en el exterior del

rotor. :oner en marc#a el rotor a una velocidad de C00 rpm. "sperar durante 10 a

1- segundos #asta obtener una lectura constante en el dial, anotar el valor

correspondiente.

4ambiar la velocidad a 700 rpm. Kegistrar la lectura del dial, una vez que se

#aya estabilizado.

(a >iscosidad plástica %>p' en centipoises se determina mediante la

diferencia entre las lecturas a C00 y a 700 rpm.

(a >iscosidad aparente %>a' en centipoises se determina al dividir la lectura a

C00 por dos.

"l :unto cedente %:c' en lbs9100pieL es igual a la lectura a 700 rpm menos la

viscosidad plástica.

Se debe indicar la temperatura a la cual se realizó la prueba.

)gitar la muestra de lodo a una velocidad de C00 rpm por pocos segundos y

luego de+arla en reposo por 10 segundos. (uego se #ace girar el rotor a una

velocidad de 7 rpm para producir una nueva lectura. (a lectura máxima es la

resistencia al gel de 10seg en lbs9100pieL.

)gitar la muestra nuevamente a máxima velocidad por pocos segundos y

luego de+arla en reposo por 10 minutos. (a medición se #ace exactamente

como la de 10 segundos y se registra como la resistencia al gel de 10 minutos

en lbs9100pieL.


15/19

RETORTA:

:ara determinar la cantidad de l/quido y sólido en fluido de perforación se usa

una retorta. "l lodo se coloca en un recipiente de acero %cilindro porta muestra',

que va enroscado en la retorta y se calienta #asta que los componentes l/quidos se

#allan vaporizado. (os vapores pasan a través de un condensador de reflu+o y luego

se recogen en forma l/quida en un cilindro graduado. (os sólidos en suspensión y

disueltos en el lodo, se determinan por diferencia.

=it de retorta.

7%L.89 8$;A


16/19

)gitar la muestra de lodo por 10 minutos. 4on la válvula de agu+a de entrada

cerrada y la celda invertida, llenar con fluido de+ando aproximadamente M N

del tope del < H rings de la celda.

4olocar un papel filtro de 2 M N de diámetro #asta llegar a la muesca del < H

rings.

4olocar la tapa de la celda tratando de alinear los #uecos con los tornillos de

seguridad %Tipo allen'.

"nroscar la válvula de agu+a de salida y cerrarla.

)pretar los tornillos de seguridad firmemente.

Envertir nuevamente la celda y colocarla en la c#aqueta de calentamiento

con todas las válvulas de agu+as cerradas #asta que enca+e en el retén interno

de la c#aqueta y quede bien a+ustada en ella.

Entroducir un termómetro en el orificio de la celda. 4olocar la unidad

reguladora de presión en la válvula inferior y asegurarla con el anillo

retenedor, colocar el cartuc#o de 4


17/19

6renar filtrado en un cilindro graduado, cada vez que el manómetro inferior

marque una división por encima de 100 psi y as/ sucesivamente #asta que se

cumplan los 70 minutos que exige la prueba.

4errar las dos válvulas de agu+a firmemente, cuando #ayan transcurrido los

70 minutos.

Sacar el remanente de filtrado que pudo #aber quedado en el tubo recibidor.

)flo+ar las válvulas de ambos reguladores de presión y sacar la presión porlas válvulas de alivio %en ese momento, existe una presión de -00 psi dentro

de la celda'.

Puitar los anillos retenedores y las unidades reguladoras de presión.

Kegistrar el volumen de filtrado recolectado en el cilindro.

6oblar el volumen de filtrado y reportarlo como :érdida de 8iltrado a )lta

:resión H )lta Temperatura expresados en cc970 minutos.

4olocar la celda verticalmente #asta que enfr/e totalmente, acostada sacarle

la presión abriendo la válvula de agu+a superior.

6estornillar los retenedores con una llave allen apropiada, una vez seguro de

que no exista presión.

(avar y limpiar todas las piezas y secarlas antes de realizar otra prueba


18/19

89C$D%3%$.9 $=$8%3$.AL

:reparar el equivalente a 1 bbl del Sistema 5ase )ceite %"mulsión Enversa',

utilizando la siguiente formulación y determinar todas las propiedades antes

mencionadas.

Form!"#ci$n %

E"emento

&!'mico

Concentr#ci$

n

Tiem(o de

#)it#ci$n *min+,

)ceite *ineral 0.D2 9 bbl 06uratone ;t 1B lbs9bbl 20

5arative 10 cc9bbl 10@eltone EE A lbs9bbl 20"z&4ore A cc9bbl 20

4)( ;E6K)T)6) 10 lbs9bbl 1-4a4o7 1- lbs9bbl 10

5)KET) 2CC lbs9bbl 10

NOTA: ;T H ;: Q 2-0R8

REOLO-ÍA: T;"K*


19/19

-RUP

O

SISTEMA A

PREPARAR

PROPIEDADES A DETERMINAR

. Sitem# /#e Denid#d0 Reo"o)'#0 Ti1otro('#0

Fi"tr#do0 2 de L'&!ido 3 $"ido

% Sitem#cont#min#do

Denid#d0 Reo"o)'#0 Ti1otro('#0Fi"tr#do 0 2 de L'&!ido 3 $"ido

Marco Teorico IV

Documents

Transcript of Marco Teorico IV