PRÁCTICA #4 : LODOS DISPERSOS

DANIEL ALFONSO ARANGUREN CANAL CÓD. 5131605

ANGÉLICA PATRICIA CORREDOR LUGO CÓD. 5122510

MARÍA CAMILA MERCHÁN MARTÍNEZ CÓD. 5111701

DANIEL ALEJANDRO PEREA MEDINA CÓD. 5122485

DIEGO FELIPE GÓMEZ MEDINA DOCENTE-GRUPO 11

UNIVERSIDAD DE AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS ASIGNATURA: LABORATORIO DE LODOS Y CEMENTOS

BOGOTÁ D.C. MAYO DE 2016

1. MARCO TEÓRICO

LODOS POLIMERICOS:

Muy útiles cuando se perfora a grandes profundidades o en formaciones altamente problemáticas, pues presentan como característica principal la dispersión de arcillas constitutivas, adelgazando el lodo. Compuestos por bentonita, sólidos perforados y bajas concentraciones de agentes dispersantes, tales como los lignosulfonatos y lignitos; el PH de este lodo está entre 8.5 y 10.5 para mantener estable el NaOH que es requerido para activar el agente dispersante usado.Estos lodos pueden ser similares en aplicabilidad a los lodos con fosfato, pero pueden ser usados a mayores profundidades gracias a la estabilidad del agente dispersante, los lignitos son más estables que los lignosulfonatos a temperaturas elevadas y son más efectivos como agente de control de pérdida de circulación, aunque los lignosulfonatos son mejores agentes dispersantes, el carácter reductor de filtrado para el lignosulfonato se degrada a 350°F. Esta combinación de aditivos ha sido una de las mayores razones para perforar a altas presiones y por lo tanto a altas temperaturas mediante observaciones realizadas en una celda de alta temperatura y presión; no obstante indican que estos lodos desestabilizan shales que contienen arcillas de montmorillonita e incluso en arcillas illíticas, cloríticas y caoliníticas; esto también se ha verificado en numerosas operaciones de campo. La valiosa propiedad del lignosulfonato, para deflocular y dispersar arcillas, se convierte en responsable de daños en la formación (reducción en la permeabilidad) altamente significativos a medida que invade zonas potencialmente productoras que contengan arcillas, estas permeabilidades pueden reducirse de tal manera, que intervalos potencialmente productores pueden inicialmente pasarse por alto o incluso después de probar para mirar el potencial de productividad, dejarlos abandonados.

LINOSULFONATO :

Un polímero muy aniónico utilizado para deflocular lodos base arcilla. El lignosulfonato es un subproducto del método de sulfito para la fabricación de papel a partir de la pasta de madera. A veces se llama lignina sulfonada. El lignosulfonato es una mezcla compleja de compuestos poliméricos de tamaños pequeño a moderado con grupos sulfonato unidos a la molécula. El LS se convirtió en un defloculante popular a finales de la década de 1950 como un reemplazo del quebracho. Se mezcló con compuestos de cromo y hierro para obtener beneficios de estabilidad a temperaturas más altas. Estos se llamaron lignosulfonatos de cromo (CLS) y lignosulfonatos de ferrocromo (FCLS). Hay menos cromo en la mayoría de los CLS que en el pasado (ahora hay aproximadamente 2,5 a 3%) y hay disponibles productos libres de cromo.

LIGNITO:Tipo de carbón. El lignito se encuentra en depósitos superficiales en todo el mundo. El lignito es extraído y puesto en pilas donde se puede oxidar en el aire antes de ser secado, triturado y embolsado para su uso en fluidos de perforación. El contenido de ácido húmico del lignito, que varía ampliamente, controla su solubilidad. Sus componentes solubles y coloidales ayudan ambos en el control de la pérdida de fluido. Los componentes solubles sirven como defloculantes de la arcilla y mejoran la calidad del revoque de filtración. El lignito coloidal ayuda a taponar las partes permeables del revoque de filtración. Cuando el lignito se adiciona directamente a un lodo también se necesita soda cáustica para hacer que se disuelva. Hay disponible lignito precaustificado, que contiene NaOH o KOH ya mezclados. La adición de sales de cromo mejora el rendimiento a altas temperaturas, pero su uso está limitado por preocupaciones de salud, seguridad y medio ambiente. El lignito organófilo es un lignito convencional que ha sido tratado con compuestos de aminas cuaternarias para que sea dispersable en aceite en lodos a base de aceite y base sintética.

ALMIDON (Bio-lose):

Un aditivo para lodo de perforación utilizado para controlar la pérdida de fluido en lodos a base de agua que incluyen desde lodos a base de agua dulce a lodos de sal saturada y lodos de cal de alto pH. Los almidones tienen estabilidad térmica hasta alrededor de 250°F [121°C]. Están sujetos al ataque bacteriano a menos que sean protegidos por una alta salinidad o un bactericida. El almidón natural de grado perforación tiene especificaciones API/ISO de calidad. Los almidones son carbohidratos con fórmula general (C6H10O5)n y se obtienen del maíz, el trigo, la avena, el arroz, las papas, la yuca y de plantas y verduras similares. Se componen de un 27% de polímero lineal (amilosa) y un 73% de polímero ramificado (amilopectina). Los dos polímeros se entrelazan dentro de los gránulos del almidón. Los gránulos son insolubles en agua fría, pero al remojarlos en agua caliente o someterlos a presión de vapor se rompe su envoltura y los polímeros se hidratan en una suspensión coloidal. Este producto es un almidón pregelatinizado y ha sido utilizado en los lodos durante muchos años. La amilosa y la amilopectina son polímeros no iónicos que no interactúan con los electrolitos. Los almidones derivados, tales como el hidroxipropil almidón y el carboximetil almidón, se utilizan en los fluidos de perforación de yacimiento, en los fluidos de terminación y en varios sistemas de salmuera, así como en sistemas de lodos de perforación. El uso del almidón típicamente causa un aumento mínimo de la viscosidad, pero controla eficazmente la pérdida de fluido.

CMC(low): Un aditivo de los fluidos de perforación que se utiliza principalmente para control de pérdida de fluido, fabricado mediante la reacción de la celulosa natural con ácido monocloroacético e hidróxido de sodio [NaOH] para formar la sal sódica de CMC. Hasta el 20% en peso de la CMC puede ser NaCl, un subproducto de la fabricación, pero los grados purificados de CMC contienen sólo pequeñas cantidades de NaCl. Para producir CMC, los grupos OH en los anillos de glucosa de la celulosa se unen por enlace éter a los grupos carboximetilo (-OCH2-COO-). (Nótese la carga negativa.) Cada anillo de glucosa tiene tres grupos OH capaces de reacción, grado de sustitución = 3. El grado de sustitución determina la solubilidad en agua y la negatividad del polímero, lo que influye en la eficacia de la CMC como un aditivo para lodos. Las CMC de grado perforación que se utilizan en lodos por lo general tienen un grado de sustitución de alrededor de 0,80 a 0,96. La carboximetilcelulosa se suministra comúnmente en grados de baja viscosidad ("CMC-Lo Vis") o de alta viscosidad ("CMC-Hi Vis"); ambos tienen especificaciones API. La viscosidad depende en gran medida del peso molecular del material de celulosa inicial.

SODA CAUSTICA: El nombre común del hidróxido de sodio [NaOH]. La soda cáustica se utiliza en la mayoría de los lodos a base de agua para aumentar y mantener el pH y la alcalinidad. Es un material peligroso de manipular porque es muy cáustico y emite calor cuando se disuelve en agua. El entrenamiento y el equipo adecuados son necesarios para manipularlo con seguridad.

2. CÁLCULOS DE PREPARACIÓN DEL LODO

DATOS INICIALES DE PREPARACIÓNMW1 8.4 ppg

MW2 9.5 ppgC1 (Bentonita) 20 lpbC2 (Bentonita) 18lpbV2 (Volumen lodo a preparar) 4 bblLignsulfonato 2 g/bblLignito 1.5/bblAlmidon (Bio-lose) 1 /bblCMC 0.5g/bblCal 2.5gSoda caustica ½ hojuela

Primero, se calculó el volumen de lodo a preparar (en centímetros cúbicos), partiendo de un volumen requerido de 4 barriles:

4 bbl∗350 cc1bbl

=1400 cc=1400ml

La concentración inicial de bentonita en el lodo fue de 20 lpb.

La concentración requerida de bentonita fue de 15 lpb.

Cálculo de volumen inicial del lodo base:

v1∗c1=v 2∗c 2

v1= v2∗c2c1

v1=4 bbl∗20 lpb20 lpb

=3.6bbl=1260ml

Incremento de densidad con Carbonato de Calcio:

El peso inicial del lodo (MW1) fue: 8.4 ppg

El peso final del lodo (MW2) fue: 9.5 ppg

945∗(9.5−8.4)22.5−9.5

=79.962 sk /100bbl

79.962 sk100bbl

=0.79962 skbbl

∗4bbl=3.20 sk4bbl

∗100 gr=320 gr

Volumen inicial requerido con Carbonato de Calcio:

3.20 sk9.45

=0.34 bbl=119ml

Volumen de agua requerido:

3 .6bbl+0.34bbl decarbonato=3.94bbl

4−3.94=0.06bblde agua=21ml

Cantidad de lignosulfonato:

2grbbl

∗4bbl=8 gr

Cantidad de linito :

1.5grbbl

∗4bbl=6 gr

Cantidad de MCL:

0.5grbbl

∗4bbl=2gr

Cantidad de almidón bio-lose:

1grbbl

∗4bbl=4 gr

3. TABLAS DE RESULTADOS

PRUEBAS REALIZADAS POR EL GRUPO 3:

Densidad:

Densidad requerida 9.5ppgDensidad reportada 9.3ppg

Reología:

θ600 118 YP (lb/100 ft2) 46θ300 83 Resistencia Gel 10’’ (lb/100 ft2) 34θ200 72 Resistencia Gel 10’ (lb/100 ft2) 63θ100 50 Resistencia Gel 30’ (lb/100 ft2) -θ6 27θ3 24

PV (cP) 35PV=θ600−θ300

PV=118−83=37

YP=θ300−PV

YP=83−37=46

Filtrado API:

Filtrado API (cc/30 min) 8.5

Contenido de sólidos:

SUSTANCIA %Agua 80Sólidos 20

Capacidad de Azul de Metileno:

MBT ( lbbbl eq)=ml deazul demetilenoml lodo∗5

MBT ( lbbbl eq)= 4.51 ∗5=22.5

pH : 9.56

ANÁLISIS QUÍMICOS

Alcalinidad del lodo:

Pm (cc/cc) 0.2

Alcalinidad del filtrado:

Pf (cc) 0Mf (cc) 0+0.1= 0.1

Cloruros:

cloruros=(mgL )=mlnitrato de plataml filtrado∗factor deconversion

cloruros=(mgL )=0.3ml1ml∗1000=300

Dureza Total:

dureza total (mgL )=mlVersenatoml filtrado∗factor deconversion

dureza total (mgL )=1.2ml1ml∗400=480

Calcio Específico:

calcio especifico(mgL )=mlVersenatoml filtrado∗factor deconversion

calcio especiico(mgL )=1.1ml1ml∗400=480

PRUEBAS REALIZADAS POR LOS CUATRO GRUPOS:

FECHA: 11/05/2016 GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3 GRUPO 4benonita 15.0 15.0 18.0 18.0MW Teórico (ppg) 10 10 9.5 9.5Densificante Barita Barita CaCO3 CaCO3

MW Real (ppg) 10.4 10.3 9.3 9.5pH 9.74 9.95 9.56 10.2MBT (lb/bbl eq) 15 22.5 22.5 25Filtrado (cc/30 min)/ cake

10/(1/32) 9/(1/32) 8.5/(1/32) 6.5/(1/32)

ϴ600/ϴ300 62/39 90/62 118/81 236/181ϴ200/ϴ100 29/17 47/32 72/50 153/113ϴ6/ϴ3 5/4 11/9 27/24 54/47PV (cP) 23 28 35 55YP (lb/100 ft2) 16 34 46 126Gel 10”/10’/30’ (lb/100 ft2)

3/22/- 10/21/- 34/63/- 54/76/-

Pm (cc/cc) 0.2 0.3 0.2 1.1

Pf/Mf (cc/cc) 0.1/0.5 0.3/0.5 0/0.1 0.2/0.4

Cl- (mg/L) 300 400 300 300Ca++/ DT (mg/L) 440/440 760/600 480/440 1040/240% sol/ % agua 8/92 22/78 40/60 12/88Arenas% 0 1.5 0 3.5

ppb 1 2 3 4bentonita 15 15 18 18lignosulfonato

1 1.5 2 2.5

Lignito 0.5 1 1.5 2ALMIDON (BIO-LOSE)

0.2 0.3 0.5 0.7

CMC 1.5 1.25 1.0 0.75

4. ANÁLISIS DE RESULTADOSOBSERVACIONES CAMILA MERCHAN

1. No fue posible tomar la viscosidad embudo

2. El ph de los grupos está en un rango de 9-5 y 10.5

3. El grupo 1 tuvo un mayor filtrado y el grupo 4 fuel el que tuvo menor cantidad de filtrado

4. El MBT de los grupos 3 y 4 da parecido y alto5. Ninguno de lso grupos pudo hacer la prueba de gel de 30 min 6. los lodos densificados con carbonato de calcio presentan una mayor

alcalinidad que los lodos densificados con barita.7. Todos los grupos presentaron dureza calcica

CONLUSIONES

1. Esto se debe a que es necesario mantener la alcalinidad del lodo para que los polímeros tengan una mejor eficiencia y sea menor su degradación.

2. el lignosulfonato es un defloculante y reduce el filtrado por esto ente más cantidad de lignosulfonato y lignito agregue menor será la cantidad de filtrado y al grupo 4 se le agregó 2.5gr de lignosulfionato en comparación al grupo 1 que se le agrego 1g del mismo.

3. El MBT de los dos grupos da parecido debido a que se le agrego la misma cantidad de bentonita pero mayor que la cantidad agregada al grupo 1y 2.

4. A pesar de que el ph de todos los grupos nos da un valor cercano a 10.5 para que los polímeros tuvieran una mejor eficiencia, en la prueba de alcalinidad del lodo de los grupos 3 y 4 tienen un valor mayor de pm debido a que se les agrego CaCO3 y este aumenta la alcalinidad por ser básico. Y el grupo 4 presenta un pm mayor al grupo 3 ya que se le agrego mayor cantidad de CaCO3.

5. Para subir el ph de los lodos fue necesario usar cal y soda caustica por esto la dureza de calcio tiene valores representativo y en el grupo 2y 4 fue necesario emplear mucho más para subir su pH