Curso de control de sólidos

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Curso de control de sólidos en lodos de perforación.

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  • Buenas tardes. quiero saber como se calculan los stroke en las zarandas de control de solido.
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Curso de control de sólidos

  1. 1. Fundamentos del Control de Sólidos 1
  2. 2. INTRODUCCIÓNEste fundamento trata sobre los diferentes mecanismos de Control deSólidos y los equipos que integran el sistema de circulación, utilizados enperforación para remover eficientemente los sólidos indeseables, con lafinalidad de minimizar el impacto ambiental y los problemas operacionalesque puedan suceder durante el proceso de perforación. OBJETIVO GENERALRemover mecánicamente los sólidos perforados durante el proceso deperforación de acuerdo a su tamaño y a su gravedad especifica. 2
  3. 3. ¿QUE ES CONTROL DE SÓLIDOS?El control de sólidos es la función más importante en el tratamiento de unfluido de perforación.Es una función preventiva, que consiste en mantener en un porcentajemínimo los sólidos no reactivos de formación. TIPOS DE SÓLIDOSLos sólidos constituyen la fase dispersa del fluido y pueden ser:reactivos, no reactivos, deseables e indeseables. SÓLIDOS Reactivos No reactivos Baja Grav. Esp Baja Grav Esp Alta Grav. Esp Indeseable DeseablesAgregados Formación Formación Agregados 3
  4. 4. Bentonita Arcilla Corte Arena Sedimento Barita Sólidos ReactivosSe caracterizan por ser de baja gravedad y tener cargas eléctricas. Deacuerdo a su origen pueden ser: agregados (comerciales).ejemplo: Bentonita e incorporados (formación) ejemplo: arcillas.Estos sólidos arcillosos alcanzan el tamaño coloidal cuando estántotalmente hidratados y son los únicos que forman revoques lisos,delgados, flexibles de baja permeabilidad y altamente compresibles, quefacilitan el control de filtrado. Además, incrementan las propiedadesreologicas del fluido y, en consecuencia, mejoran su capacidad delimpieza y suspensión.Cuando estos tipos de sólidos se encuentran en porcentajes elevados,causan la floculación del fluido y en este caso se trata mecánicamenteutilizando una centrifuga de altas revoluciones. Sólidos No ReactivosEstos sólidos no poseen cargas eléctricas y pueden ser de alta o bajagravedad especifica. Estos tipos de sólidos ya sean de baja o altagravedad específica:- Disminuyen la tasa de penetración (ROP) 4
  5. 5. - Aumentan la viscosidad plástica- Forman revoques gruesos que reducen el espacio anular, y enconsecuencia incrementan la posibilidad de un atascamiento diferencial- Originan problemas de torque y arrastre en la tubería de perforación. DeseablesLa barita es un sólido no reactivo de alta gravedad, clasificada comosedimento, es deseable siempre que no se encuentre en tamaño ultra finoo coloidal, porque causas severos problemas de floculación, sobre todo enfluidos muy pesados. En este caso se debe recurrir a su remoción con unacentrifuga de alta. (¿?)La barita es un producto que se utiliza como material densificante y deacuerdo con (A.P.I), debe tener una gravedad específica mínima de 4.2l.p.g (¿?). IndeseablesLos sólidos no reactivos de baja gravedad son de formación y constituyenel peor contaminante para cualquier tipo de fluido. Están presentes desdeque se inicia hasta que finaliza la perforación y no existe mecanismoalguno que los remueva en su totalidad.La arena es el prototipo de los sólidos no reactivos de formación, es muyabrasiva y tiene una gravedad específica promedio de 2.6. Siempre esindeseable, pero realmente causas problemas cuando excede elporcentaje mínimo requerido de acuerdo con la densidad del fluido.Este tipo de sólido nunca debe exceder un porcentaje mayor al 10% v/v.Por tal razón, debe ser removido en forma rápida y eficiente para evitarque se fraccione y disperse durante la circulación. De lo contrario, se harámás pequeño, por lo cual se incrementará su área superficial y, enconsecuencia, los problemas operacionales. 5
  6. 6. BENEFICIOS DEL CONTROL DE SÓLIDOSEl control de sólidos es una tarea difícil pero necesaria, pues mejora lacalidad del fluido Y permite obtener los siguientes beneficios:- Aumenta la tasa de penetración (ROP)- Incremento de la vida útil de la mecha- Mejoramiento de la eficiencia de las bombas- Disminución de las presiones de circulación- Minimización de los atascamientos diferenciales de tuberías- Estabilización de la pared del pozo- Mejores trabajos de cementación- Mejor interpretación de los registros eléctricos- Menores problemas de torque y arrastre- Mejor control reologico del fluido- Disminución de los costos operacionales- Menos daño a la formación- Incremento de la productividad del pozo. DETERMINACIÓN DE SÓLIDOSLas normativas API RP-13B-1 y 13B-2 describen los procedimientos paradeterminar los ensayos físicos y químicos a los fluidos base agua y baseaceite. De estos ensayos, la densidad, el % de sólidos y líquidos y el MBT,son los utilizados en el cálculo y análisis de sólidos. Ensayos FísicosLa densidad y el porcentaje total de sólidos, son los dos ensayos físicosutilizados en el cálculo y análisis de sólidos. 6
  7. 7. • Densidad: La densidad del fluido se determina con una balanza que debe tener una precisión de ± 0.1 lpg. Esta balanza se calibra con agua y el modelo mas utilizado en las operaciones es el siguiente:Procedimientos: Los pasos a seguir para medir la densidad del fluido,son los siguientes:No Pasos . 1 Lavar y secar la balanza y colocarla sobre una superficie plana. 2 Tomar la temperatura del fluido y registrarla 3 Llenar la copa de la balanza con lodo, darle unos golpes a la copa con la misma tapa y asentar la tapa con movimientos giratorios, permitiendo que salga exceso de lodo por el orificio de la tapa para liberar el aire o gas que haya quedado atrapado. 4 Tapar el orificio de la tapa con el dedo, lavar la balanza y colocarla sobre el soporte de la base. 5 Correr el cursor a lo largo del brazo hasta lograr que la burbuja se encuentre sobre la línea central. 6 Leer la densidad en el borde izquierdo del cursor y registrarla. • % de Sólidos y Líquidos: Para determinar la cantidad de sólidos y líquidos en un fluido de perforación se requiere el uso de un equipo 7
  8. 8. llamado retorta, con capacidades de 10, 20 o 50 cm³ y camisas externas de calentamiento.Funcionamiento: Esta consiste en colocar en una cámara de acero unvolumen determinado de muestra y calentarla hasta que los componenteslíquidos se evaporen. Estos vapores pasan a través de un condensador yposteriormente son recogidos en forma liquida en un cilindro graduado. Elvolumen líquido se mide en porcentaje y el resto de los sólidos,suspendidos o disueltos, se determinan por diferencia.Procedimiento: Para determinar el porcentaje de solidos y líquidos enlos fluidos de perforación, base agua o base aceite, se procede de lasiguiente manera:N. Pasos1. Limpiar y secar el ensamblaje de la retorta y el condensador2. Tomar una muestra de fluido y esperar a que se enfrié a temperatura ambiente3. Llenar la cámara inferior con muestra de fluido y en forma lenta, para evitar que quede aire atrapado y en consecuencia obtener resultados erróneos. Como medida preventiva, golpee suavemente un lado de la cámara para sacar el aire.4. Colocar la tapa sobre la cámara y mover en forma rotativa hasta que cierre completamente, asegurándose de que un pequeño exceso de fluido salga por el orificio de la tapa.5. Limpiar el exceso de fluido.6. Colocar lana de acero en la cámara superior7. Aplicar lubricante para alta temperatura a las roscas de la cámara inferior y luego conéctela al condensador de la retorta.8. Colocar el ensamblaje de la retorta en la camisa de calentamiento y cierre la tapa aislante. 9. Colocar un cilindro graduado, limpio y seco debajo del condensador10. Poner en funcionamiento la retorta hasta que la condensación termine y espere unos diez minutos antes de retirar el cilindro graduado. Nota: Si parte del volumen del fluido pasa al cilindro graduado, 8
  9. 9. será necesario repetir la prueba11. Leer registrar el volumen total (agua y aceite) recuperadoPara los fluidos base aceite se debe continuar con los siguientes pasos: Colocar el cilindro y un contrapeso en oposición al tubo contenedor12. de la centrifuga y ponerla a girar por dos minutos, a una velocidad aproximada de 1800 rpm13. Registrar los volúmenes de aceite y agua recolectados.14. Calcular el porcentaje en volumen de aceite y agua con base al volumen total líquido. Por diferencia se obtendrá el porcentaje en volumen de sólidos. Tanto los solidos suspendidos como los solidos disueltos serán retenidos en la retorta. Deben hacerse correcciones para el fluido con alto contenido de sal. Ensayos QuímicosPrueba de azul de metileno (MBT): El MBT es un ensayo químicoutilizado para determinar la concentración total de sólidos reactivospresentes en un fluido base agua.Esta prueba se realiza, utilizando los siguientes materiales: • Agua oxigenada (H2O2 al 3%) • Acido sulfúrico (H2SO4 -5N) • Solución de azul de metileno • Papel filtro Whatman • Frasco Erlenmeyer de 250 cc • Pipeta de 10 cc • Jeringa de 1.0 cc • Calentador • Varilla de agitaciónProcedimiento: 9
  10. 10. N. Pasos1. Agregar 10 cc de agua destilada2. Agregar 1 cc de fluido3. Agregar 15 cc de agua oxigenada al 3%4. Agregar 0.5 cc de acido sulfúrico (5N)5. Hervir suavemente durante 10 minutos6. Completar hasta 50 cc con agua destilada7. Agregar ½ cc de azul de metileno y agitar durante unos 30 seg.8. Tomar una gota de líquido con la varilla de agitación y colocarla sobre el papel filtro. Mantenga la varilla en posición vertical9. Calentar y repetir el paso siete hasta lograr obtener un punto central azul rodeado de una aureola celeste10. Repetir el paso ocho para corroborar el punto final11. Registrar la cantidad de azul de metileno gastado MÉTODOS DE REMOCIÓN DE SÓLIDOSLos sólidos perforados pueden ser removidos del sistema de circulaciónpor tamizado, asentamiento o mediante equipos mecánicos. El tamizadoconsiste en la relación de partículas, mediante el uso de mallas dediferentes mesh y el asentamiento en la precipitación de partículas, segúnsu gravedad y tamaño. Sin embargo, el control de sólidos se puederesumir en dos mecanismos principales: químico y mecánico.La remoción de sólidos ocurre en primera instancia por un proceso decoladura o tamizado. Parte del porcentaje de solidos que pasa a través delas mallas, precipita por gravedad en la trampa de arena, donde ensegunda instancia se remueven sólidos por asentamiento. A partir de estemomento, los solidos son removidos del sistema de circulación por unproceso de centrifugación.De los métodos de remoción de sólidos el método mecánico es, sin lugar adudas, el medio más eficiente y económico para solucionar un problemade sólidos. 10
  11. 11. EQUIPOS MECÁNICOS DE CONTROL DE SÓLIDOSProcesos de Remoción.De los mecanismos que existen para controlar sólidos, el mecánico es, sinduda alguna, el mas practico y económico, pero requiere de equiposapropiados, instalaciones correctas y mantenimiento adecuado. Esnecesario que cada equipo sea instalado en la secuencia correcta; de locontrario, pierde eficiencia y en consecuencia los sólidos perforados noson removidos sino que pasan de nuevo al sistema de circulación. En estecaso se fraccionan y se hacen cada vez más pequeños y por lo tantoimposible de remover. Esta situación se evita, logrando que los equiposde control de solidos funcionen con la máxima eficiencia desde el inicio dela perforación, dado que el control de sólidos es preventivo y no curativo.Secuencia de Instalación.Los sólidos son removidos del sistema de circulación de acuerdo con sutamaño, es decir de mayor a menor. Es por esta razón que los equiposmecánicos deben ser instalados en secuencia, para que los sólidos nodescartados por un equipo sean removidos por el equipo que le precede.En este sentido, los equipos básicos que integran el sistema de control desólidos en cualquier taladro o gabarra de perforación, deben serinstalados en la siguiente secuencia: zaranda, desarenador, desilter ycentrifuga de decantación. Estos equipos, deben trabajar con la máximaeficiencia para minimizar los problemas operacionales atribuidos al controlde sólidos. Es por ello que deben ser diseñados, instalados y mantenidosadecuadamente por personal especializado. ZARANDA (SHALE SHAKER) 11
  12. 12. La zaranda constituye el principal equipo que integra el sistema de controlde sólidos y de su eficiencia operacional depende fundamentalmente elrendimiento del resto de los equipos. Es el único equipo que procesa todotipo de fluido, con o sin peso, y a diferencia de los hidrociclones y de lascentrifugas de decantación, separa partículas basándose en su tamaño.La zaranda o shale shaker debe funcionar desde el inicio de la perforacióncon máxima eficiencia para lograr: • Máximo descarte de sólidos limpios y secos con mínima perdida de fluido. • Máxima recuperación de fluidos costosos. • Mayor durabilidad y capacidad de procesamiento de las mallas. • Mínimo daño a los equipos agua abajo. • Reducir los gastos operacionales.Este equipo, debe operar todo el caudal en circulación, no debe operar enningún momento con mallas rotas ni presentar fugas ni “bypass”. Debeoperar con mallas finas que no causen perdidas excesivas de fluido nisobrecarguen a los hidrociclones.Las zarandas lineales son los equipos mas utilizados por la industria porsu mayor eficiencia operacional. Este tipo de zaranda trabaja con mallasdesde 50 hasta 250 mesh.Es costumbre en el campo instalar mallas de diferentes tamaños en unazaranda, por su puesto que esto es un error, ya que los sólidosdescartados por la malla fina, pasa al sistema de circulación a través de lamalla gruesa, pero por experiencia propia desde el inicio de la perforaciónhasta que finaliza, hemos usado esta combinación por los derrames quese presentan al aumentar el galonaje a medida que se profundiza; y de tal 12
  13. 13. manera que los sólidos que se van incorporando al sistema se vansacando ya sea con el mud cleaner o centrifugas decantadoras.Toda malla descarta, de acuerdo a su punto de corte, el 84% de lossólidos cuyo tamaño sea igual o mayor al orificio de la malla. Porconsiguiente, el punto de corte de la malla fina es el que predomina en elproceso de remoción de una zaranda.La cantidad de zaranda que integran un sistema primario en los taladros ygabarras de perforación, depende del caudal óptimo diseñado paraperforar el hoyo de mayor diámetro. Es importante también mantener unabuena distribución de flujo uniforme a la entrada del sistema para quecada zaranda procese el mismo caudal. Volumen de procesamiento y capacidad de separaciónEl volumen de fluido que puede procesar una zaranda y la capacidad deseparación de sólidos, depende principalmente de los siguientesparámetros: • Motores • Fuerza “G” • Retención de las mallasLos motores: las características básicas de los motores de una zarandason: antiexplosivos, trifásicos 230/460, 60 Hz, de 2 a 3 HP, 1770 a 1800RPM. La velocidad del motor es la que realmente influye en la capacidadde procesamiento y separación de partículas en una zaranda lineal.Fuerza “G”: es la fuerza relacionada con la capacidad que tiene lazaranda para desplazar el fluido, los cortes sobre las mallas. Esta fuerzadepende del porcentaje de ajuste de las contra pesas o pesos excéntricos 13
  14. 14. colocados en los extremos de los motores y en otras de las RPM de losmotores. • Amplitud y Emboladas: Se entiende por amplitud el recorrido de la partícula desde su posición inicial hasta el punto de máximo desplazamiento, y por embolada el doble de la amplitud. En el movimiento circular, la amplitud es el radio del círculo y la embolada es el diámetro, mientras que en el movimiento elíptico, la embolada es el eje mayor de la elipse y la amplitud es la mitad de la embolada. Embolada Embolada Amplitud Amplitud Circular ElípticoLa embolada es un parámetro que permite describir el movimiento y ladirección de las partículas sobre las mallas. La embolada se calculamediante una etiqueta o tarjeta que se coloca externamente sobre lasuperficie de la canasta (deck). La vibración origina un círculo biendefinido que, conjuntamente con uno de los círculos de la tarjeta, toma lafigura de un ocho. La embolada corresponde al valor del círculo tocado y 14
  15. 15. la tangente entre los dos círculos indica la dirección de la partícula. Luegoese valor se toma y se usa la siguiente formula: Fuerza G = STROKE (EMBOLADA) X (RPM)² 70490Retención de las Mallas: la tensión de las mallas influye notablemente ensu durabilidad y en la capacidad de separación de las partículas, estoquiere decir que la falta de tensión aumenta las emboladas y enconsecuencia, lo que retarda la salida o el descarte de las partículas.Las bajas vibraciones por falta de tensión causan altas emboladas quefacilitan la formación de una capa fina de fluido sobre las mallas, lo quetrae como consecuencia la disminución de la conductancia opermeabilidad de las mallas.Las altas emboladas observadas durante la perforación son unademostración cualitativa del mal funcionamiento de una zaranda, razónpor la cual es imprescindible mantener constantemente el tensionamientode las mallas. 15
  16. 16. MALLAS (SCREEN)La malla es uno de los componentes de la zaranda que tiene por funciónel control de sólidos por tamizado, y su eficiencia depende de unaselección adecuada y del rendimiento del resto de los componentes de lazaranda.Para seleccionar la malla mas adecuada de una zaranda, se toman enconsideración varios parámetros, como: • Caudal o tasa de bomba • Densidad o peso del fluido • Viscosidad plástica • Diámetro del hoyo • Tasa de penetración • Tipo de formaciónDe todos estos parámetros, el caudal, el peso o la viscosidad plástica, sonlos que realmente toman en consideración las empresas de servicio paraseleccionar las mallas de sus equipos.Tamaño (Mesh): Este término se refiere a la cantidad de orificios quetiene la malla por pulgada lineal.Es obvio que una malla fina tiene más orificios que una malla gruesa y porlo tanto, descarta más sólidos, pero tiende a durar menos. La mallagruesa procesa mas volumen, dura mas, pero descarta menos solidosindeseables.NOTA: Después de seleccionar e instalar la malla se debe observarcontinuamente su comportamiento real. El factor visual es muyimportante en estos casos. Por ejemplo, una bien seleccionada, instaladaen una zaranda donde todos sus componentes estén funcionando 16
  17. 17. adecuadamente, procesa por lo menos el 75% del caudal en circulación,en otras palabras, permite que el fluido llegue a una distancia entre 30 a45 cm de su extremo. Sin embargo, es posible que la malla pierdacapacidad de procesamiento a pesar de estar bien seleccionada. Cuandoesto sucede, se debe buscar la causa del problema y no recurrir al cambiode continuo de mallas, como es costumbre de campo.Punto de corte: Este término esta relacionado con la cantidad departículas descartadas por una malla, un hidrociclon y una centrifuga dedecantación, de acuerdo con un porcentaje establecido.El punto de corte de un amalla generalmente se refiere al diámetro de suorificio. Por ejemplo: una malla 210 tiene orificios de 98 µ y su punto decorte es precisamente 98 µ, lo cual significa que esta malla descarta el84% de las partículas mayores a 98µ, deja pasar el 16% de las partículasmenores de ese tamaño y descarta con seguridad el 50% de todapartícula cuyo tamaño este alrededor de 98 micrones.Es importante resaltar que el punto de corte no se refiere necesariamenteal descarte del 100% de las partículas mayores a dicho valor, porejemplo: un punto de corte de 20µ no remueve necesariamente el 100%de las partículas mayores de 20µ. Pero, si descartara con seguridad el50% de las partículas que estén alrededor de ese tamaño.Conductancia: este termino esta relacionado con la permeabilidad deuna malla, es decir, con su capacidad de procesar fluido.La conductancia disminuye: • Al reparar las mallas con silicón o con tapones • Por los soportes o rieles de sustentación que forman la durmiente donde descansan las mallas. 17
  18. 18. Actualmente en el mercado se esta usando mucho más las mallaspiramidales por ofrecer sus múltiples ventajas, como son: • Mayor área superficial • Mayor capacidad de procesamiento • Mayor y mejor distribución de los sólidos • Mayor recuperación de volumen liquido • Mayor porcentaje de descarte de sólidos secos • Menor desgaste del tejido • Menor posibilidad de taponamiento • Menor efecto saltarín de los sólidosEn las mallas piramidales la fuerza de gravedad obliga a los solidos amantenerse en la parte baja de cresta, a lo largo de todo el panel.Mientras que en las convencionales, los solidos forman una capa continuasobre ellas que reduce el paso del fluido y disminuye, en consecuencia, supermeabilidad o conductancia. ANGULO DE INCLINACIÓN DE LAS ZARANDASLas zarandas lineales tienen ángulo positivo y negativo. La orientacióndependerá del tipo de formación. En arena se recomienda una inclinaciónpositiva entre 2º y 4º, y en arcilla una inclinación que puede variar entremenos 2 a mas 2º.En la mayoría de las veces cuando se tiene una inclinación mayor de 3º,se acumulan sólidos formando una camada en la parte posterior de lazaranda.HIDROCICLONES 18
  19. 19. Un hidrociclon es un cono que separa sólidos por centrifugación. En sumayoría se fabrican de poliuretano, material liviano y resistente atemperaturas y abrasividad. Algunos están constituidos por una solopieza; otros se pueden dividir en dos o tres partes. Un hidrociclon o conoes como se muestra a continuación:Funcionamiento: El proceso de separación de partículas se lleva cabo dela siguiente manera: el fluido entra al cono a presión y en formatangencial, choca contra un vértice y desarrolla una fuerza centrifuga, lacual permite que las partículas de mayor tamaño y gravedad se separende la fase liquida y se peguen a la pared del cono, deslizándose hacia laparte inferior por donde son descartados. Las partículas de menor tamañoy gravedad toman el centro del cono y retorna al sistema de circulaciónpor la parte superior o línea de descarga, tal como se muestra en lasiguiente figura: Salida (Fluido limpio)Entrada . . . . .Fluido con sólidos . 19
  20. 20. .. .. .. Corriente de AireCapacidad de Procesamiento: la capacidad de procesamiento y lapresión trabajo de un hidrociclon dependen fundamentalmente de sudiámetro interno. La capacidad aumenta en la medida que aumenta eldiámetro interno del hidrociclon, mientras que la presión, suministradapor la bomba centrifuga que alimenta a los hidrociclones, disminuye.CONO (ID) 4” 5” 6” 8” 10” 12”Capacida 500-600d 50-75 70-80 100-150 150-250 400-500(GPM)Presión(PSI) 30-40 30-40 30-40 25-35 20-30 20-30Eficiencia Operacional: la eficiencia operacional de un hidrociclondepende básicamente de: • La concentración y tamaño de los sólidos • Las propiedades reologicas del fluido, sobre todo la plástica • Del porcentaje liquido emulsificado en la fase continua 20
  21. 21. Esta eficiencia se determina cualitativamente por el tipo de descarga, quepuede ser: mecate, chorro, paraguas y rocío; y cuantitativamente,mediante la aplicación de los métodos de remoción.Punto de corte de los Hidrociclones: El punto de corte de unhidrociclon incrementa en la medida que aumenta su diámetro interno, taly como se aprecia en la siguiente tabla: 4” 5” 6” 8” 10” 12” 15-20 20-25 25-30 30-40 30-40 40-60El punto de corte de un hidrociclon también se incrementa en lossiguientes casos: • Cuando se perfora con fluidos base aceite • Cuando se incrementa la cantidad de partículas por falta de remociónEstá demostrado que el punto de corte de un hidrociclon de 4” aumentade 20 a 70µ cuando se perfora con un fluido base aceite. Esto significaque su eficiencia disminuye drásticamente dado que un porcentajeaproximado del 84% de las partículas entre 20 y 70µ no es removido,agravando la situación con el control de sólidos. El incremento departículas aumenta la viscosidad plástica y a su vez el punto de corte.Cono Lavado: Los hidrociclónes son afectados por los sólidos y las altastemperaturas. Cuando la superficie interna del cono muestra ciertarugosidad, producto de la acción abrasiva de los sólidos, se dice que estalavado y por lo tanto debe ser reemplazado. Igualmente sucede con las 21
  22. 22. boquillas de descarga, deben ser sustituidas cuando pierden consistenciapor las altas temperaturas.DESARENADOR.Es un equipo de control de sólidos diseñado para remover arena. Esteaparato puede estar formado por uno, dos o tres conos, generalmente de10 o 12” de diámetro interno, con punto de corte de 40µ.Cada cono procesa aproximadamente 500 gal/min y debe estar encapacidad de procesar el 125% del volumen total en circulación.La cantidad de conos que integran un desarenador se toma con base alcaudal máximo a usar durante la perforación del hoyo superficial, y es porello que la mayoría de los taladros tienen instalados desarenadotes de dosconos.DESILTEREs un equipo de control de sólidos diseñado para remover sedimento,partículas entre 2 y 74µ. Su capacidad de procesamiento depende del 22
  23. 23. tamaño y cantidad de conos que lo integran. Generalmente tiene variosconos de 4” que manejan aproximadamente 50 gal/min c/u, con punto decorte de 20µ. Un desilter de 10 conos de 4” procesa aproximadamente500 gal/min, y esta en capacidad de manejar el 150% del volumen total.LIMPIADOR DE LODO O MUD CLEANEREl limpiador de lodo o mud cleaner es un equipo de control de sólidos quecombina desilter, desander con una malla fina.La función básica de un limpiador de lodo consiste en hacer pasar a travésde la malla fina, generalmente de 210 mesh en adelante, la descargainferior del desilter y/o desander, recuperar barita, carbonato y descartarlos sólidos perforados. Este procedimiento permite mantener libre deimpurezas al fluido, sin perder densidad.Cuando se trabajo con un mud cleaner es de suma importancia conocer lapotencia del motor de la bomba centrifuga que alimenta tanto al desilter 23
  24. 24. como al desander, ya que sobrepasar la relación de “4 veces la densidaddel fluido, podría causar problemas de sobrecalentamiento y dañar elmotor.Este equipo conocido como tres en uno, opera como una sola unidadintegrada por un desarenador y un desilter montados sobre una zarandalineal. Esta combinación ahorra espacio, sobre todo en las gabarras deperforación.Este equipo tiene una gran capacidad de procesamiento y se utilizafrecuentemente, tanto en el proceso de recuperación de fases liquidascostosas y descarte de sólidos indeseables, como en el proceso desolidificación de sólidos.BOMBAS CENTRIFUGASEs un equipo provisto de un impeler o rotor, un eje y una cubierta(carcaza), que descarga fluido por fuerza centrifuga. La descarga de unabomba centrifuga depende básicamente del diámetro del impeler, el cualpuede variar, en algún tipo de bomba, entre 8-1/2” y 13-1/4”. Las que seusan en el campo son como se muestra a continuación: 24
  25. 25. Función de las Bombas Centrifugas: Las bombas centrifugas sonutilizadas en los taladros de perforación para alimentar a losdesarenadotes y desilter. La que alimenta al desarenador succiona delcompartimiento del tanque donde llega el fluido después de pasar por laszarandas y la que alimenta al desilter succiona del compartimiento dondedescarga el desarenador. Tanto la succión como la descarga deben estarformadas por líneas rectas, para minimizar la perdida de presión porfricción. La longitud de estas líneas no debe ser mayor a tres veces sudiámetro; es decir, para una bomba de 6”x5”, la succión debe ser menorde 18’ (6x3=18) y la descarga menor de 15’ (5x3=15).Para evitar problemas de sedimentación o erosión que afectenconsiderablemente el impeler de las bombas centrifugas, y enconsecuencia el caudal y la presión, se requieren velocidades mínimas deflujo de 4 pies/seg en la succión y 10 pies/seg, en la descarga.Carga: La carga de una bomba centrifuga se relaciona con la alturaalcanzada por el fluido en tubo vertical abierto, es independiente del fluidobombeado y depende la geometría del casco de la bomba, del diámetrodel impeler y de la velocidad de rotación. En conclusión: la carga esfunción de la altura y la presión es función del peso del fluido. 25
  26. 26. La mayoría de los hidrociclones están diseñados para trabajar con 75 piesde carga y con una presión de más o menos cuatro veces la densidad delfluido, es decir: Presión = 0.052xWxH= 0.052xWx75 = a ± 4WEn la tabla mostrada a continuación, se puede notar la variación de lapresión de una bomba centrifuga, según la carga y el peso del fluido: Peso (Lb/gal) Presión 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 30 68 64 61 58 55 35 79 75 71 67 64 40 91 86 81 77 73 45 102 96 91 86 62 50 113 107 101 96 92Efecto de la carga sobre la presión, caudal y punto de corte de uncono:Es un hecho que la presión de trabajo y la capacidad de procesamiento deun hidrociclon disminuye al bajar la carga, pero el punto de corteaumenta, lo cual reduce en forma notable la remoción de partículas finas.En la siguiente tabla se pude confirmar lo anteriormente dicho: Punto de corte Tasa de flujo Presión (Psi) Carga (Pies) D 50% (GPM) 58 128 16 65 40 88 18 54 17 38 25 35 26
  27. 27. Características principales de las bombas centrifugas:En la siguiente tabla se muestra las características de algunas bombascentrifugas usadas por la industria en taladros de perforación: Rango máximo de Carga TrabajoTamañ Descarg Succió Eje Diámetro Altur o a n Caudal Presión Del a (GPM) (PSI) Impeler (Pies)1”x1-1/2” 1” 1-1/2” 1-1/8” 8-1/2” 10-140 335 1451-1/2”x2” 1-1/2” 2” 1-1/8” 8-1/2” 20-225 325 140 2”x3” 2” 3” 1-1/8” 8-1/2” 40-450 325 140 3”x2” 2” 3” 1-7/8” 13” 50-450 360 155 3”x4” 3” 4” 1-7/8” 13” 100-600 355 153 4”x5” 4” 5” 1-7/8” 12” 200-800 178 77 5”x6” 5” 6” 1-7/8” 12” 400-1200 172 74 6”x8” 6” 8” 1-7/8” 13-1/4” 400-1600 200 86 CENTRIFUGA DE DECANTACIÓNUna centrifuga de decantación es un equipo de control de sólidos queremueve sólidos por centrifugación. Está conformado por un tambor(bowl) de acero inoxidable y un transportador o tornillo helicoidal con 27
  28. 28. doble conexión (screw conveyor) que gira en diferente dirección al bowl y a una velocidad ligeramente menor.Funcionamiento: El fluido entra por el lado de la descarga sólida, cuando este fluido entra debido a las rpm que va girando el bowl, se genera internamente una fuerza centrifuga, la cual lo experimenta el fluido, lo que permite separar la fase sólida de la liquida. El conveyor que se encuentra adentro arrastra todos los sólidos que se pegan en la pared del bowl y la fase liquida va saliendo por las boquillas del otro extremo del bowl. Estado de humedad y sequedad de los sólidos: El estado de humedad y sequedad de los solidos descartados por una centrífuga de decantación se puede lograr mediante el cambio de las rpm del bowl. Al aumentar la velocidad, los solidos salen más secos. Porque disminuye la cantidad de solidos que permanecen sedimentados en la pared del tambor, pero al bajar las rpm, los sólidos salen mas húmedos. 15.3 Fuerza “G” La fuerza “G” de una centrifuga es función solo de las rpm de bowl y se calcula mediante la siguiente ecuación: G = (RPM bowl)² (.0000142) (Ø bowl en plg) Una mayor velocidad del bowl genera una alta fuerza “G” y acelera el proceso de sedimentación. Esto da como resultado: • Descarga liquida mas limpia 28
  29. 29. • Sólidos mas secos • Mayor fuerza de deslizamientoTIPOS DE CENTRIFUGASEn perforación se utilizan por lo general dos tipos de centrifugas: una debaja revoluciones, para recuperar barita y otra de alta para descartarsólidos cercanos al tamaño coloidal (2-5µ). Estas centrifugas se colocanen secuencia y pueden operar independientemente o en serie.Centrifuga de Baja Esta centrifuga trabaja a ± 1800 RPM, desarrolla una fuerza “G” de ± 1000, con punto de corte de 5µ. Procesa de 10 a 30 GPM, con un factor de dilución de 2 a 6 GPM, dependiendo del peso y viscosidad del fluido. A mayor peso, la capacidad de procesamiento de la centrifuga es menor. Este tipo de centrifuga descarta aproximadamente el 40% o mas del fluido procesado, porque mas o menos un 25% de la barita, antes de entrar en circulación, tiene un tamaño de 6µ, el cual se reduce a 5µ una vez que entra en circulación.Centrifuga de Alta Esta centrifuga trabaja a ± 3400 RPM, desarrolla una fuerza “G” de ± 3000, con punto de corte de 2µ. Procesa de 40 a 90 GPM, dependiendo, por supuesto, del peso del fluido. No usa dilución, salvo cuando el fluido tenga alta viscosidad. 29
  30. 30. Al perforar con fluido densificado o no, es decir, con o sin barita, carbonato, se recomienda tener disponible una centrifuga de alta, para solventar problemas de floculación causados por sólidos ultra finos. Este problema es grave, sobre todo cuando se perfora con fluido pesadoCentrifugas de altoVolumen Estas centrifugas pueden procesar caudales entre 250 y 300 GPM, con densidad de 9 lb/gal y se utilizan normalmente para tratar fosas de desecho en control ambiental.Centrifuga secadora Actualmente se usan centrifugas secadoras compactas que carecen de vibración y funcionan con mallas de diferentes tamaños. Este tipo de centrifuga trabaja normalmente a 1100 RPM y tiene la ventaja de recuperar mas del 50% del fluido tratado.Tasa de Flujo.La tasa de flujo procesada por una centrifuga debe ser igual al caudal dealimentación, pues de lo contrario se originan problemas detaponamiento.Caudal procesado según el peso del fluido. 30
  31. 31. Para lograr las ventajas que ofrecen las centrifugas como equipo decontrol de sólidos, es imprescindible ponerlas a trabajar con su capacidadreal de procesamiento.En la siguiente tabla se observan los caudales procesados por diferentestipos de centrifugas, de acuerdo a la densidad del fluido: Centrifuga Densidad Baja Alta Alto Volumen 8.5 40 90 - 9.0 38 75 250 9.5 - 65 200 10.0 36 60 150 11.0 34 40 - 12.0 31 - - 13.0 27 - - 14.0 23 - - 15.0 20 - - 16.0 17 - - 17.0 13 - - 18.0 10 - - 19.0 8 - - 20.0 7 - - DESGASIFICADOREste equipo, aunque no forma parte de los equipos de control desólidos, ayuda a mejorar su eficiencia al remover el gas del fluido cuandoesta presente. Este debe procesar un volumen mayor al de la tasa debombeo para evitar la recirculación del gas y debe succionar delcompartimiento continuo a la trampa de arena y descargar en el siguientecompartimiento. Es recomendable mantenerlo en funcionamiento 31
  32. 32. mientras se obtiene el fondo arriba, para remover el posible gas de viaje ode conexión.El gas disminuye considerablemente la densidad del fluido y afecta, porcavitacion las bombas de lodo y las centrifugas que alimentan a loshidrociclones. Cuando hay problemas con gas, es recomendable bajar lareologia del fluido para facilitar el desprendimiento de las burbujas, ymejorar de esta manera la eficiencia del desgasificador.Una manera de verificar la eficiencia de un desgasificador es pesando elfluido en la succión y descarga del equipo, de manera que si la diferenciade densidad es mínima, indica baja eficiencia y si es alta, todo locontrario. CONCLUSIÓN 32
  33. 33. Desde el punto de vista del aprendizaje y mejoramiento continuo que sepuedan establecer en una empresa; este manual tiene como finalidad yobjetivo principal, el llevar a cabo a través de todos los trabajadores elcumplimiento que establece la Política de Calidad, como es eladiestramiento continuo a través de las normas de calidad ISO 9000.Este manual tiene una serie de conocimientos teóricos de control desólidos que ayudan al técnico a mejorar su capacidad de servicio en elcampo laboral, así como también están contemplados las gamas deequipos que poseen diferentes compañías diseñadoras de Equipos deControl de sólidos a nivel Internacional, que ayudan a reconocer y estarinformado de la actualidad y la alta tecnología que poseen. 33
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