Lab lodos y cementos clase 4
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Lab lodos y cementos clase 4 Lab lodos y cementos clase 4 Presentation Transcript

  • Laboratorio de Lodos y Cementos Tipos de Lodos de Perforación
  • Tipos de Fluidos de Perforación Para un buen diseño del lodo de perforación, se deben considerar los siguientes factores:. Selección adecuada del fluido.. Mantenimiento adecuado ( propiedades ). Planificación: Tipos de formación, equipos de superficie, disponibilidad de aditivos, etc. Base Agua Aireados Base Aceite
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónFluidos Base AguaLa fase continua es el agua y es el medio desuspensión de los solidosExisten varios tipos: Lodo de Agua Fresca - no Inhibido Fase acuosa con sal a bajas Son simples, baratos. aditivos concentraciones y Arcilla Sódica. viscosificantes, dispersantes, Soda Cáustica y Barita. Diseñados para perforar zonas arcillosas hasta 220 F. Muy sensibles a contaminaciones
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodo de Agua Fresca -no Inhibido Este sistema esta conformado de la forma siguiente: • Agua Fresca • Nativos. • Agua - Bentonita • Con Taninos • FosfatosLodos de Agua Fresca . Formaciones duras . Agua dulce o salada . Altas velocidades anulares para remoción de sólidos
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos Nativos Se forman al mezclar agua con Arcillas y Lutitas de las formaciones superficiales.Requieren de continua dilución Son utilizados para perforar zonas superficiales (hasta 1500)No requiere de control Densidades hasta de 10.0 Lpg de filtrado Continua dilución para Propiedades reológicas prevenir floculación no controladas Se deben controlar los sólidos para un efectivo mantenimiento
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos de Agua-BentonitaEs un lodo de inicio de la perforación, constituido por agua y Bentonitarecomendado para ser usado hasta 4000Características: • Buena capacidad de acarreo • Viscosidad controlada y control de filtrado • Buena limpieza del hoyo • Bastante económico.
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónLodos con Taninos - Soda CáusticaEs un lodo base agua con Soda Cáustica y Taninos como adelgazantes,puede ser de alto como de bajo Ph. No se utilizan con frecuencia, sonafectados por la temperatura Lodos de FosfatosEs un lodo tratado con adelgazantes ( SAAP ), • Utilizado en formaciones con poca sal o Anhidrita • Máxima temperatura de uso: 180 F • Bajo costo y simple mantenimiento • Muy susceptible a contaminaciones
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos de base agua Inhibidos Su fase acuosa permite evitar la hidratación y desintegración de Arcillas y Lutitas hidratables mediante la adición de Calcio Calcio (Cal, Yeso y CaCl2 ) Arcillas Sódicas Arcillas Cálcicas Mecanismo : Liberación Reducción delPlaquetas de Arcilla de agua tamaño partícula Reducción Lodo con mayor cantidad de sólidos viscosidad y propiedades reológicas mínimas
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos tratados con Cal Utilizan la Cal ( Ca (OH)2 ) como fuente de Calcio soluble en el filtrado. Composición: • Soda Cáustica • Dispersante Orgánico • Cal • Controlador de filtrado • Arcillas comerciales* Pueden emplearse en pozos cuya temperatura no sea mayor de 250 F* Soportan contaminación con sal hasta 60000 ppm
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos tratados con YesoUtilizan el Sulfato de Calcio como electrolito para la inhibición deArcillas y Lutitas hidratables.Características:• Ph entre 9.5 y 10.5• Concentración de Calcio en el filtrado de 600 a 1200 ppm• Tienden a flocularse por altas temperaturas• Resistentes a la solidificación por temperatura
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos tratados con Lignosulfonato Se adhieren sobre la partícula de Arcilla por atracción de valencia, reduciendo la fuerza de atracción entre las mismas y así reducir la viscosidad y la fuerza gel Ventajas de su aplicación:• Control de propiedades reológicas • Mejora las tasas de penetración• Estabilidad del hoyo • Menor daño a la formación• Compatible con diversos aditivos • Resistentes a contaminación química• Controlador de filtrado • Fácil mantenimiento
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos en agua saladaSon aquellos que tienen una concentración de sal por encima de 10.000ppm hasta 315.000 ppm La sal aumenta el poder de inhibir la hidratación de Arcillas Se deben utilizar para: • Perforar zonas con agua salada y Domos de sal • Evitar la hidratación de Arcillas y Lutitas hidratables
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos de Bajo ColoideSon lodos de base agua con Polímeros como agentes viscosificantes y conbajo contenido de Bentonita o compuesto coloidalEl uso de este tipo de lodo puede prevenir problemas originados por: • Presencia de formaciones solubles de Calcio • Intercalaciones de sal • Flujo de agua salada • Contaminación con CO2Permite obtener grandes beneficios como son: • Incremento de la tasa de penetración • Mejora la limpieza del hoyo • Mejora la estabilidad del hoyo
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos Base Aceite Emulsion: Dispersión de partículas finas de un liquido en otro liquido Lodo Inverso Agua ( fase dispersa) Aceite ( fase continua ) EMULSIFICANTENo se disuelve en el aceitepero permanece suspendidaen forma de gotas pequeñas EMULSION ESTABLE
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodos Base Aceite Prevenir atascamiento diferencial Reducción de torques en Bajas perdidas de fluido pozos direccionales Perforación en ambientes corrosivos Toma de núcleos Ventajas Perforación de Controlar y prevenir la formaciones de baja presión hidratación de Arcillas y LutitasSon resistentes a altas temperaturas, no son afectados por formaciones solubles.
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodo Base AceiteComponentes: • Aceite ( Gas-oil) • Agua • Emulsificantes • Controlador de Filtrado • Arcillas Organofílicas • Humectantes • Espaciadores • Cloruro de Calcio
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónJustificación para la utilización de Fluidos Base Aceite:El uso de los fluidos base aceite se justifica principalmente paraperforar:- Formaciones lutíticas sensibles al agua (formaciones reactivas)- Hoyos profundos con altas temperaturas- Zona productora de gases ácidos (H2S/CO2)- Zonas de bajo gradiente- Domos de sal- Pozos direccionales
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónLos fluidos Base Aceite se pueden agrupar en los siguientestipos:Convencionales:- Base Aceite Mineral- Base Aceite SinteticoEspeciales:- Conductivo- Con polimeros y un emulsificante
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónConvencionales:- Base Aceite MineralEste sistema no contiene agua, sino que se formula completamente conaceite mineral. En presencia de agua de formación, estos fluidos originanuna emulsión que evita el contacto del agua con las formaciones reactivas.Debido a la falta de reacción entre el fluido y la formación se puedepermitir la incorporación de grandes cantidades de sólidos sin afectarmayormente al sistema.Estos sistemas se caracterizan por dar alta lubricidad lo que disminuyeconsiderablemente los problemas de torque y arrastre que se obtienen almaniobrar las sartas de perforación. Además ofrecen una protecciónexcepcional a la corrosión por su naturaleza no conductiva.Todos los productos que se utilizan para la formulación de este tipo defluido son de gran estabilidad térmica, razón por la cual no se degradan ypor lo tanto no producen materiales corrosivos.
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónConvencionales:- Base Aceite Sintético:La aplicación de los fluidos base aceite sintético fue implementadaen los años 90 como reemplazo de los sistemas tradicionales basediesel y base aceite mineral, con la intensión de reducir el impactosobre el medio ambiente en áreas sensibles, tanto en tierra comocosta afuera.Para seleccionar un fluido base sintética se deben considerar lossiguientes aspectos:- Aceptabilidad ambiental.- Regulaciones ambientales aplicables.- Requerimientos operacionales.- Costos asociados.- Manejo de desechos.
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónEspeciales:- ConductivoLos fluidos base aceite no conducen la corriente eléctrica y por consiguiente no permitendesarrollar un potencial espontáneo. No obstante, el control de profundidad y laevaluación de la formación se puede hacer usando registros que no dependan de lapresencia de los fluidos conductores en el pozo. Hoy día es posible usar herramientas deregistros basadas en conductividad/ resistividad cuando se perfora con fluidos baseaceite. Esto se logra agregando agentes ionicos capaces de disolverse en una faseorgánica líquida (mezcla de glicoles con baja solubilidad al agua) que permiten aumentarla conductividad de la fase continua. Sin embargo, a este tipo de emulsión no es posibledeterminarle la estabilidad eléctrica debido a la naturaleza conductiva del mismo; en estecaso la estabilidad puede ser monitoreada con pruebas de alta presión y altatemperatura y por la presencia de trazas de agua en el filtrado.El sistema conductivo ofrece la mejor calidad de información en un rango de temperaturaentre 170 y 300 F. La calidad y resolución de las imágenes obtenidas con el fluido baseaceite conductiva son comparables con las obtenidas usando un fluido base agua. Estesistema permite obtener información de formaciones resistivas del orden de 2 ohm-m.
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónEspeciales:- Con polimeros y un emulsificanteActualmente los fluidos 100 % aceites se vienen utilizando comosistemas Drill-in para perforar zonas productoras. Uno de estossistemas se formula con polímeros y sin emulsificante y suaplicación a dado resultados satisfactorios, sobre todo en el campo"Casma Anaco" ubicado en el oriente del país.Este sistema está formulado de la siguiente manera:
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónProblemas de campo -Análisis y Soluciones * Degradación de componentes químicos (aditivos) . Degradación bacteriana . Degradación Térmica . Degradación por Oxidación ( Oxigeno ) * Contaminación de fluidos de perforación . Con Cemento . Lodo cortado por gas . Con agua salada o sal . Con Calcio . Gelatinización por alta temperatura . Con Anhidrita y Yeso . Con solidos
  • Tipos de Fluidos de Perforación ContaminacionesCemento: Producto de las Cementaciones de los Revestidores. Escontrolable y puede prevenirse con antelación. Síntomas: . Incremento del Ph . Aumento tanto de Punto Cedente como del Gel . Incremento de filtrado y presencia de Calcio en el lodo . Revoque grueso y esponjoso . Alta viscosidad de embudo Tratamiento:Añadir compuestos químicos que reaccionen con el Ion Calcio ypuedan removerlo como un precipitado insoluble.Pre-tratamiento: con 0.5 a 0.75 lbs/bl de Bicarbonato de Sodio.
  • Tipos de Fluidos de Perforación Lodo cortado por gasSe produce cuando se perfora una zona de gas muy porosa a altas tasas depenetración. El gas al expandirse produce cambios en la Densidad del lodo. Síntomas: . Aumento del volumen del lodo en los tanques . Presencia de burbujas en los tanques . Olor a gas en lineas de flujo . Disminución de la densidad del fluido Tratamiento: . Detener la circulación y circular el pozo (columna estabilizada) . Aplicar tratamiento químico para mantener reología . Reanudar lentamente circulación y continuar perforando
  • Tipos de Fluidos de PerforaciónAgua salada: (Perforación de una arena de agua salada ) Problemas que puede causar en el lodo • Aumento del volumen de fluido en el sistema • Disminución de pH • Incremento de las propiedades reológicas • Aumento de la perdida de filtrado • Aumento de los Cloruros • Disminución de la Alcalinidad del lodo Tratamiento • Incrementar la densidad del lodo • Añadir controlador de filtrado • Añadir Soda Cáustica para subir pH • Agregar dispersante • Diluir si es necesario
  • Tipos de Fluidos de Perforación CO2 y H2S Forman soluciones ácidas en el agua. Floculan las Arcillas y producen alta corrosión • Incoloro • Mas pesado que el aire • Olor a huevo podrido H2 S • Soluble en agua • Irritante y altamente tóxico • Aumento del volumen de los tanquesSíntomas: • Disminución de la densidad del lodo • Disminución de la eficiencia volumétrica de las bombas • Fuerte olor a gas • Desgasificar Tratamiento: • Mantener baja resistencia de gel • Mantener densidad del lodo en tanque activo
  • Tipos de Fluidos de Perforación Anhidrita y YesoAnhidrita es Sulfato de Calcio y el Yeso es Sulfato de Calcio con agua • Disminución de pH • Disminución del MfSíntomas • Disminución del Pf • Aumento del Ión Calcio en el filtrado • Alta viscosidad • Alta perdida de filtrado Tratamiento:Agregar Soda Ash ( 0.093 Lbs/bl para precipitar 100 ppm de Calcio) CaSO4 + Na2CO3 ------------- CaCO3 + Na2SO4 Anhidrita Soda Ash
  • Tipos de Fluidos de Perforación Carbonatos y Bicarbonatos Se pueden originar:• Al reaccionar el Dioxido de Carbono ( CO2 ) con los iones Oxidrilo (OH)• Sobretratamiento del lodo con Carbonato y/o Bicarbonato de Sodio• Al mezclar Arcillas Sódicas• Al agregar Barita contaminada con Carbonatos ¿ Como identificarlos? Carbonatos Bicarbonatos • Bajo pH, Pf y Mf • Bajo Pf y alto Mf • Alta perdida de filtrado • Alto Filtrado • Altos Geles • Altos geles • No hay presencia de Calcio • No hay presencia de Calcio en el filtrado en el filtrado
  • Tipos de Fluidos de Perforación BicarbonatosLos problemas asociados con Pf : Fenoltaleina (indicadores)Carbonatos y Bicarbonatos sepueden diagnosticar con un Mf : Anaranjado de Metiloanálisis de Alcalinidad del filtrado H2SO4 como solución tituladoraPf y Mf Pf: cc de H2SO4 (N/50), requeridos por cc de filtrado para llevar el pH del lodo a 8.3 Mf: cc de H2SO4 (N/50), requeridos por cc de filtrado para llevar el pH del lodo a 4.3 Lodo + Fenoltaleina --------- color rosado ( Iones OH- y CO3 ) al titular con H2SO4 y obtener el color original del filtrado
  • Tipos de Fluidos de Perforación Bicarbonatosen este momento el pH del filtrado es 8.3. Pf = cc de H2SO4 utilizadosLuego se agrega Anaranjado de Metilo a la misma muestra obteniendoseun color naranja que indica la presencia de iones CO3 y HCO3, se titulacon H2SO4 y cambia a color rosado salmón pH = 4.3Mf : Cantidad de H2SO4 utilizados + cc de H2SO4 para obtener el Pf La cantidad de Acido Sulfúrico utilizada para determinar el Pf, es la requerida para convertir los Carbonatos a Bicarbonatos; y la empleada para titular del Pf al Mf, es la necesaria para convertir los Bicarbonatos a Dioxido de Carbono y agua
  • Tipos de Lodos de Perforación Cálculos Básicos de Fluidos de Perforación
  • Cálculos Básicos de Fluidos de PerforaciónCálculos Básicos para Fluidos de Perforación Volumen de lodo en el sistema: Volumen tanques + volumen hoyo Rectangular Cilíndrico D P A P L L x A x P (pies) Vol (bls) = D x 3.1416 x P (pies) 3 5.615 pie / bl Vol (bls) = 4 x 5.615 pie / bl 3
  • Cálculos Básicos de Fluidos de Perforación Volumen del hoyo:Se considera que el diámetro del hoyo es igual al diámetro de la mecha Vol. hoyo (Bls) = Diametro2 (pulg) x Longitud (pies) x 0.000972 D Hoyo perforado L Tubería de Perforación
  • Cálculos Básicos de Fluidos de Perforación Capacidad y desplazamiento de la tubería de perforación Vol. total del hoyo = ( Vol. hoyo abierto ) + ( Vol. del revestidor ) ( sin tubería ) ( con tuberia ) [ abierto ]Vol. total del hoyo = ( Vol. hoyo ) + ( Vol. revest ) - (Desp. tub. perforación )
  • Cálculos Básicos de Fluidos de PerforaciónVolumen de desplazamiento de la tubería: Dint. D ext. 2 2 [Vol. Desplaz. = ( Dext ) - ( Dint. ) ]x long ( pies ) x 0.000972
  • Cálculos Básicos de Fluidos de Perforación Volumen Anular:Es el volumen que se encuentra entre la tubería de perforación ylas paredes del hoyo y/o revestidor Vol anular= vol. hoyo - Capac - Dezpl. c /tub tub. tub VaVol. anular= ( Dhoyo - Dtub 2 x long x 0.000972 2 )
  • Cálculos Básicos de Fluidos de Perforación Caudal de la Bomba:Se obtiene mediante el diámetro de la camisa y la longitud de laembolada , convirtiendolo en barriles por embolada y multiplicandolopor las emboladas por minuto. 2Q = ( D pistón x long. pistón x 0.003238 ) x (emboladas por minuto) Q : Bls/min o Galones/min
  • Cálculos Básicos de Fluidos de PerforaciónTiempo de Circulación: Fondo arriba: Volumen anular (bls) Tfa = Caudal bomba (bls/min) Tiempo de circulación: Vol. hoyo - Desp. tubería Tc = Caudal de la bombaCirculación completa: Volumen total lodo,(bls) Tcc = Caudal bomba, (bls/min)
  • Cálculos Básicos de Fluidos de Perforación Velocidad Anular:Se expresa en pies /min y se determina con el Caudal de la bombay el volumen anular V anular = 1029 (Bls/min) 2 2 (D hoyo ) - (D tub )
  • Cálculos Básicos de Fluidos de Perforación Velocidad Critica: Es la velocidad anular a la cual el modelo de flujo cambia de Laminar a Turbulento 2 2 1.08 VP + 1.08 VP + 12.34 d Pc Pl Vc (dentro tub.) = Pl d 1.08 VP + 1.08 2 2 VP + 9.26 (dh-dt) Pc Pl Vc (espacio anular) = Pl (dh - dt)Donde: Vp : Viscosidad Plastica d : Diametro interno tuberia, pulgada Pc : Punto Cedente dh : Diametro hoyo, pulgadas Pl : Densidad del lodo, lbs/gal dt : Diametro externo,pulgadas