fundamentos del control de solidos

7/23/2019 Fundamentos Del Control de Solidos

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F d d l C l d Slid


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F d t d l C t l d Slid

INTRODUCCIN


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QUE ES CONTROL DE SLIDOS?

El control de slidos es la funcin ms importante en el tratamiento de un

fluido de perforacin.

Es una funcin preventiva, que consiste en mantener en un porcentae

m!nimo los slidos no reactivos de formacin.

TIPOS DE SLIDOS


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Bentonita Arcilla

Corte Arena Sedimento Barita

S&$i"os Reactivos

Se caracterizan por ser de baa gravedad y tener cargas el$ctricas. %eacuerdo a su origen pueden ser# agregados &comerciales'.

eemplo# (entonita e incorporados &formacin' eemplo# arcillas.

Estos slidos arcillosos alcanzan el tamao coloidal cuando estn

t t l t )id t d l * i f li


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- umentan la viscosidad plstica

- 0orman revoques gruesos que reducen el espacio anular, y enconsecuencia incrementan la posibilidad de un atascamiento diferencial

- riginan problemas de torque y arrastre en la tuber!a de perforacin.

Desea#$es

"a barita es un slido no reactivo de alta gravedad, clasificada como

sedimento, es deseable siempre que no se encuentre en tamao ultra fino

o coloidal, porque causas severos problemas de floculacin, sobre todo en

fluidos muy pesados. En este caso se debe recurrir a su remocin con una

centrifuga de alta. &12'

"a barita es un producto que se utiliza como material densificante y de

acuerdo con &./.3', debe tener una gravedad espec!fica m!nima de 4.5

l.p.g &12'.


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BENE'ICIOS DEL CONTROL DE SLIDOS

El control de slidos es una tarea dif!cil pero necesaria, pues meora la

calidad del fluido ; permite obtener los siguientes beneficios#

- umenta la tasa de penetracin &R/'

- 3ncremento de la vida *til de la mec)a

-


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De!si"a"+"a densidad del fluido se determina con una balanza que

debe tener una precisin de ? 8.7 lpg. Esta balanza se calibra conagua y el modelo mas utilizado en las operaciones es el siguiente#

" i di l d id d d l fl id


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- "e S&$i"os ) L*./i"os+/ara determinar la cantidad de slidos y

l!quidos en un fluido de perforacin se requiere el uso de un equipollamado retorta, con capacidades de 78, 58 o @8 cmA y camisas

e+ternas de calentamiento.

'/!cio!a,ie!to+Esta consiste en colocar en una cmara de acero un

volumen determinado de muestra y calentarla )asta que los componentes

l!quidos se evaporen. Estos vapores pasan a trav$s de un condensador y

posteriormente son recogidos en forma liquida en un cilindro graduado. El

volumen l!quido se mide en porcentae y el resto de los slidos,

suspendidos o disueltos, se determinan por diferencia.

Proce"i,ie!to+/ara determinar el porcentae de solidos y l!quidos en

los fluidos de perforacin, base agua o base aceite, se procede de la

siguiente manera#


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termine y espere unos diez minutos antes de retirar el cilindrograduado.

ota# Si parte del volumen del fluido pasa al cilindro graduado,ser necesario repetir la prueba

77. "eer registrar el volumen total &agua y aceite' recuperado

/ara los fluidos base aceite se debe continuar con los siguientes pasos#

75.

Colocar el cilindro y un contrapeso en oposicin al tubo contenedor

de la centrifuga y ponerla a girar por dos minutos, a una velocidadapro+imada de 788 rpm

7=. Registrar los vol*menes de aceite y agua recolectados.74. Calcular el porcentae en volumen de aceite y agua con base al

volumen total l!quido. /or diferencia se obtendr el porcentae envolumen de slidos.>anto los solidos suspendidos como los solidos disueltos sern

retenidos en la retorta. %eben )acerse correcciones para el fluidocon alto contenido de sal.

E!sa)os Q/*,icos


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Proce"i,ie!to+N% Pasos7. gregar 78 cc de agua destilada5. gregar 7 cc de fluido=. gregar 7@ cc de agua o+igenada al =94. gregar 8.@ cc de acido sulf*rico &@'@. Fervir suavemente durante 78 minutos

6. Completar )asta @8 cc con agua destiladaB. gregar J cc de azul de metileno y agitar durante unos =8 seg.. >omar una gota de l!quido con la varilla de agitacin y colocarla

sobre el papel filtro.


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%e los m$todos de remocin de slidos el m$todo mecnico es, sin lugar a

dudas, el medio ms eficiente y econmico para solucionar un problemade slidos.

EQUIPOS (EC4NICOS DE CONTROL DE SLIDOS

Procesos "e Re,oci&!%%e los mecanismos que e+isten para controlar slidos, el mecnico es, sin

duda alguna, el mas practico y econmico, pero requiere de equipos

apropiados, instalaciones correctas y mantenimiento adecuado. Es

necesario que cada equipo sea instalado en la secuencia correctaK de lo

contrario, pierde eficiencia y en consecuencia los slidos perforados no

son removidos sino que pasan de nuevo al sistema de circulacin. En este

caso se fraccionan y se )acen cada vez ms pequeos y por lo tanto

imposible de remover. Esta situacin se evita, logrando que los equipos

de control de solidos funcionen con la m+ima eficiencia desde el inicio de


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5ARANDA 1S6ALE S6A7ER2

"a zaranda constituye el principal equipo que integra el sistema de control

de slidos y de su eficiencia operacional depende fundamentalmente el

rendimiento del resto de los equipos. Es el *nico equipo que procesa todo

tipo de fluido, con o sin peso, y a diferencia de los )idrociclones y de las

centrifugas de decantacin, separa part!culas basndose en su tamao.

"a zaranda o s)ale s)aLer debe funcionar desde el inicio de la perforacin

con m+ima eficiencia para lograr#


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)asta que finaliza, )emos usado esta combinacin por los derrames que

se presentan al aumentar el galonae a medida que se profundizaK y de talmanera que los slidos que se van incorporando al sistema se van

sacando ya sea con el mud cleaner o centrifugas decantadoras.

>oda malla descarta, de acuerdo a su punto de corte, el 49 de los

slidos cuyo tamao sea igual o mayor al orificio de la malla. /or

consiguiente, el punto de corte de la malla fina es el que predomina en el

proceso de remocin de una zaranda.

"a cantidad de zaranda que integran un sistema primario en los taladros y

gabarras de perforacin, depende del caudal ptimo diseado para

perforar el )oyo de mayor dimetro. Es importante tambi$n mantener una

buena distribucin de fluo uniforme a la entrada del sistema para que

cada zaranda procese el mismo caudal.


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depende del porcentae de auste de las contra pesas o pesos e+c$ntricos

colocados en los e+tremos de los motores y en otras de las R/< de losmotores.

mplitud y Emboladas# Se entiende por amplitud el recorrido de la

part!cula desde su posicin inicial )asta el punto de m+imo

desplazamiento, y por embolada el doble de la amplitud. En el

movimiento circ/$ar, la amplitud es el radio del c!rculo y laembolada es el dimetro, mientras que en el movimiento e$*8tico,

la embolada es el ee mayor de la elipse y la amplitud es la mitad de

la embolada.


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la tangente entre los dos c!rculos indica la direccin de la part!cula. "uego

ese valor se toma y se usa la siguiente formula#

'/er0aG ; STRO7E 1E(BOLADA2 < 1RP(2= >@


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(ALLAS 1SCREEN2

"a malla es uno de los componentes de la zaranda que tiene por funcin

el control de slidos por tamizado, y su eficiencia depende de una

seleccin adecuada y del rendimiento del resto de los componentes de la

zaranda.

/ara seleccionar la malla mas adecuada de una zaranda, se toman en

consideracin varios parmetros, como#

Caudal o tasa de bomba

%ensidad o peso del fluido

Iiscosidad plstica

%imetro del )oyo

>asa de penetracin

i d f i


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adecuadamente, procesa por lo menos el B@9 del caudal en circulacin,

en otras palabras, permite que el fluido llegue a una distancia entre =8 a4@ cm de su e+tremo. Sin embargo, es posible que la malla pierda

capacidad de procesamiento a pesar de estar bien seleccionada. Cuando

esto sucede, se debe buscar la causa del problema y no recurrir al cambio

de continuo de mallas, como es costumbre de campo.

P/!to "e corte+ Este t$rmino esta relacionado con la cantidad de

part!culas descartadas por una malla, un )idrociclon y una centrifuga de

decantacin, de acuerdo con un porcentae establecido.

El punto de corte de un amalla generalmente se refiere al dimetro de su

orificio. /or eemplo# una malla 578 tiene orificios de D P y su punto de

corte es precisamente D P, lo cual significa que esta malla descarta el

49 de las part!culas mayores a DP, dea pasar el 769 de las part!culas

menores de ese tamao y descarta con seguridad el @89 de toda

part!cula cuyo tamao este alrededor de D micrones.


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ctualmente en el mercado se esta usando muc)o ms las mallas

piramidales por ofrecer sus m*ltiples ventaas, como son#


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n )idrociclon es un cono que separa slidos por centrifugacin. En su

mayor!a se fabrican de poliuretano, material liviano y resistente a

temperaturas y abrasividad. lgunos estn constituidos por una solo

piezaK otros se pueden dividir en dos o tres partes. n )idrociclon o cono

es como se muestra a continuacin#

'/!cio!a,ie!to+El proceso de separacin de part!culas se lleva cabo de


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"orriente de Aire

. .

. .

. .

Ca8aci"a" "e Procesa,ie!to+la capacidad de procesamiento y lapresin trabao de un )idrociclon dependen fundamentalmente de su

dimetro interno. "a capacidad aumenta en la medida que aumenta el

dimetro interno del )idrociclon, mientras que la presin, suministrada

por la bomba centrifuga que alimenta a los )idrociclones, disminuye.


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"as propiedades reologicas del fluido, sobre todo la plstica

%el porcentae liquido emulsificado en la fase continuaEsta eficiencia se determina cualitativamente por el tipo de descarga, que

puede ser# mecate, c)orro, paraguas y roc!oK y cuantitativamente,

mediante la aplicacin de los m$todos de remocin.

P/!to "e corte "e $os 6i"rocic$o!es+El punto de corte de un

)idrociclon incrementa en la medida que aumenta su dimetro interno, tal

y como se aprecia en la siguiente tabla#

@: : : F: : H:

7@-58 58-5@ 5@-=8 =8-48 =8-48 48-68

El punto de corte de un )idrociclon tambi$n se incrementa en los


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rugosidad, producto de la accin abrasiva de los slidos, se dice que esta

lavado y por lo tanto debe ser reemplazado. 3gualmente sucede con lasboquillas de descarga, deben ser sustituidas cuando pierden consistencia

por las altas temperaturas.

DESARENADOR%

Es un equipo de control de slidos diseado para remover arena. Este

aparato puede estar formado por uno, dos o tres conos, generalmente de

78 o 75N de dimetro interno, con punto de corte de 48P.

Cada cono procesa apro+imadamente @88 gal:min y debe estar en

capacidad de procesar el 75@9 del volumen total en circulacin.

"a cantidad de conos que integran un desarenador se toma con base al

caudal m+imo a usar durante la perforacin del )oyo superficial, y es por


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Es un equipo de control de slidos diseado para remover sedimento,

part!culas entre 5 y B4P. Su capacidad de procesamiento depende deltamao y cantidad de conos que lo integran. Oeneralmente tiene varios

conos de 4N que manean apro+imadamente @8 gal:min c:u, con punto de

corte de 58P. n desilter de 78 conos de 4N procesa apro+imadamente

@88 gal:min, y esta en capacidad de manear el 7@89 del volumen total.


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Cuando se trabao con un mud cleaner es de suma importancia conocer la

potencia del motor de la bomba centrifuga que alimenta tanto al desiltercomo al desander, ya que sobrepasar la relacin de M4 veces la densidad

del fluido, podr!a causar problemas de sobrecalentamiento y daar el

motor.

Este equipo conocido como tres en uno, opera como una sola unidadintegrada por un desarenador y un desilter montados sobre una zaranda

lineal. Esta combinacin a)orra espacio, sobre todo en las gabarras de

perforacin.

Este equipo tiene una gran capacidad de procesamiento y se utilizafrecuentemente, tanto en el proceso de recuperacin de fases liquidas

costosas y descarte de slidos indeseables, como en el proceso de

solidificacin de slidos.


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puede variar, en alg*n tipo de bomba, entre -7:5N y 7=-7:4N. "as que se

usan en el campo son como se muestra a continuacin#

'/!ci&! "e $as Bo,#as Ce!tri/as+"as bombas centrifugas son

utilizadas en los taladros de perforacin para alimentar a los

desarenadotes y desilter. "a que alimenta al desarenador succiona del

compartimiento del tanque donde llega el fluido despu$s de pasar por las

zarandas y la que alimenta al desilter succiona del compartimiento donde


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"a mayor!a de los )idrociclones estn diseados para trabaar con B@ pies

de carga y con una presin de ms o menos cuatro veces la densidad del

fluido, es decir#

Presi&! ; %HKK6; %HKK> ; a M @

En la tabla mostrada a continuacin, se puede notar la variacin de la

presin de una bomba centrifuga, seg*n la carga y el peso del fluido#

Presi&!Peso 1L#a$2

F% % % % %

6 64 67 @ @@ BD B@ B7 6B 64@ D7 6 7 BB B=@ 785 D6 D7 6 65 77= 78B 787 D6 D5


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7B = 5@ =@

Caracter*sticas 8ri!ci8a$es "e $as #o,#as ce!tri/as+

En la siguiente tabla se muestra las caracter!sticas de algunas bombas

centrifugas usadas por la industria en taladros de perforacin#


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na centrifuga de decantacin es un equipo de control de slidos que

remueve slidos por centrifugacin. Est conformado por un tambor

&boUl' de acero ino+idable y un transportador o tornillo )elicoidal con

doble cone+in &screU conveyor' que gira en diferente direccin al boUl y

a una velocidad ligeramente menor.

'/!cio!a,ie!to+

El fluido entra por el lado de la descarga slida, cuando este fluido entra

debido a las rpm que va girando el boUl, se genera internamente una

fuerza centrifuga, la cual lo e+perimenta el fluido, lo que permite separar

la fase slida de la liquida. El conveyor que se encuentra adentro arrastra

todos los slidos que se pegan en la pared del boUl y la fase liquida va

saliendo por las boquillas del otro e+tremo del boUl.

Esta"o "e /,e"a" ) se./e"a" "e $os s&$i"os+


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na mayor velocidad del boUl genera una alta fuerza MON y acelera el

proceso de sedimentacin. Esto da como resultado#

%escarga liquida mas limpia

Slidos mas secos


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Esta centrifuga trabaa a ? =488 R/


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"a tasa de fluo procesada por una centrifuga debe ser igual al caudal de

alimentacin, pues de lo contrario se originan problemas de

taponamiento.

Ca/"a$ 8rocesa"o se! e$ 8eso "e$ $/i"o%

/ara lograr las ventaas que ofrecen las centrifugas como equipo de

control de slidos, es imprescindible ponerlas a trabaar con su capacidadreal de procesamiento.

En la siguiente tabla se observan los caudales procesados por diferentes

tipos de centrifugas, de acuerdo a la densidad del fluido#

Ce!tri/a


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Este equipo, a/!./e !o or,a 8arte "e $os e./i8os "e co!tro$ "e

s&$i"os, ayuda a meorar su eficiencia al remover el gas del fluido cuando

esta presente. Este debe procesar un volumen mayor al de la tasa de

bombeo para evitar la recirculacin del gas y debe succionar del

compartimiento continuo a la trampa de arena y descargar en el siguiente

compartimiento. Es recomendable mantenerlo en funcionamiento

mientras se obtiene el fondo arriba, para remover el posible gas de viae ode cone+in.

El gas disminuye considerablemente la densidad del fluido y afecta, por

cavitacion las bombas de lodo y las centrifugas que alimentan a los

)idrociclones. Cuando )ay problemas con gas, es recomendable baar la

reologia del fluido para facilitar el desprendimiento de las burbuas, y

meorar de esta manera la eficiencia del desgasificador.

na manera de verificar la eficiencia de un desgasificador es pesando el


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CONCLUSIN

%esde el punto de vista del aprendizae y meoramiento continuo que se

puedan establecer en una empresaK este manual tiene como finalidad y

obetivo principal, el llevar a cabo a trav$s de todos los trabaadores el

cumplimiento que establece la /ol!tica de Calidad, como es el

adiestramiento continuo a trav$s de las normas de calidad 3S D888.

Este manual tiene una serie de conocimientos tericos de control de

slidos que ayudan al t$cnico a meorar su capacidad de servicio en el

campo laboral, as! como tambi$n estn contemplados las gamas de


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