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CONSULTORÍA EN DESARROLLO HUMANO,CALIDAD Y COMPETITIVIDAD EMPRESARIAL

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LOS FLUIDOS DECONTROL PARA UNPOZO PETROLERO


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PARTE 1







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PROLOGO

El ser humano, como el elemento más importante en todo proceso productivo, debe ser atendidoen sus requerimientos y expectativas, con la finalidad de que en el desempeño de su trabajo aporte sumejor esfuerzo productivo y creador.

Una perspectiva fundamental del PROFESIONAL EN FLUIDOS DE CONTROL es el saberseapto para desempeñar las labores de su puesto, así como del puesto inmediato superior, lo que le daráuna dimensión adecuada de su valor y trascendencia en la empresa.

La inversión más productiva que puede realizar una Institución es la capacitación yadiestramiento de su personal, adicionalmente a la utilización adecuada de los recursos materiales, conla que se puede asegurar el desempeño óptimo del trabajador.

Parte muy importante del plan lo constituye el material didáctico, que además de servir comotexto de estudio y consulta para el capacitando, debe ser útil como elemento normativo y regulador dela actividad en los diversos centros de trabajo.

Este material didáctico que te entregamos tiene por objeto proporcionar el medio idóneo para lacapacitación del personal operativo que tripula los equipos de Perforación y Reparación y Terminaciónde Pozos, con la conciencia de que el aplicar la tecnología adecuada permitirá realizar estasoperaciones con mayor aprovechamiento de la vida productiva de los yacimientos.

INTRODUCCIÓN

En este curso se analizan los aspectos fundamentales de los fluidos de control como son susfunciones, propiedades reológicas, relación que existe entre las funciones y las propiedades, tipos defluidos, su preparación y mantenimiento; así como los procedimientos para efectuar pruebas de campo.

En el curso que tenemos también a su disposición referente al SISTEMA HIDRAÚLICO DECIRCULACIÓN, se describen los sistemas de circulación y sus componentes, de tal manera que podráscalcular los volúmenes de fluido de control requeridos por el sistema.

Todos los conceptos que se te presentan en cada capitulo están preparados para que los estudiesy los apliques con eficiencia y seguridad en el área de trabajo al estar preparando fluidos de control o almomento de darles mantenimiento para conservarlos en condiciones optimas.

OBJETIVO GENERAL

El objetivo fundamental es transmitirle los conocimientos relativos a los fluidos de control, paraque en su empleo se logren las mejores condiciones operativas en las actividades de perforación,terminación y mantenimiento de pozos, en un ambiente armónico que conlleve al incremento de larentabilidad y competitividad de la empresa en la que tú, apreciable amigo, brindes tus serviciosprofesionales.







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D í a1 I . F U N C IO N E S D E L O S F L U ID O S D E C O N T R O L

2 I I . L A S P R O P IE D A D E S D E L O S F L U ID O S D E C O N T R O L

3 . G e l a t i n o s i d a d .4 . P o t e n c i a l - H i d r ó g e n o ( p H ) .

3 I I I . R E L A C IÓ N E N T R E S U S F U N C IO N E S Y S U S P R O P IE D A D E S1 . R e l a c i ó n d e l a d e n s i d a d c o n l a f u n c i ó n d e c o n t r o l a r l a p r e s i ó n d e l f o r m a c i ó n y m i n i m i z a r d a ñ o s

a e l l a .

1 . 3 . P r e s i ó n t o t a l d e f o r m a c i ó n o d e s o b r e c a r g a .1 . 4 . C o m p o r t a m i e n t o d e l a s p r e s i o n e s d e u n y a c i m i e n t o .

2 . R e l a c i ó n e n t r e l a p r o p i e d a d d e d e n s i d a d y l a f u n c i ó n d e s o p o r t a r p a r t e d e l p e s o d e l a s a r t a .3 . R e l a c i ó n e n t r e v i s c o s i d a d y a c a r r e o d e m a t e r i a l e s .4 . R e l a c i ó n e n t r e g e l a t i n o s i d a d y s u s p e n s i ó n d e r e c o r t e s .

4 IV . T IP O S D E F L U ID O S D E C O N T R O L1 . F l u i d o s b a s e a g u a .

1 . 2 . a . S a l m u e r a s ó d i c a .1 . 2 . b . S a l m u e r a c á l c i c a .1 . 2 . c . S a l m u e r a c o n p o l í m e r o s y d e n s i f i c a n r e s .

1 . 4 . F l u i d o b e n t o n i t a - p o l í m e r o - a l t a t e m p e r a t u r a .1 . 5 . F l u i d o c r o m o l i g n o s u l f o n a t o e m u l s i o n a d o .1 . 6 . A g u a d u l c e .

2 . F l u i d o s b a s e a c e i t e .2 . 1 . F l u i d o b a s e a c e i t e d e e m u l s i ó n i n v e r s a .

5 V . P R E P A R A C IÓ N Y M A N T E N IM IE N T O D E L O S F L U ID O S D E C O N T R O L1 . M a t e r i a l e s q u e s e e m p l e a n e n l a p r e p a r a c i ó n d e l o s f l u i d o s d e c o n t r o l .

2 . P r e p a r a c i ó n y m a n t e n i m i e n t o d e l o s f l u i d o s d e c o n t r o l .2 . 1 . C á l c u l o d e p e s o s y m e z c l a s .2 . 2 . F l u i d o s b e n t o n í t i c o s .2 . 3 . F l u i d o s b e n t o n í t i c o s d e n s i f i c a d o s .2 . 4 . F l u i d o s b e n t o n i t a - p o l í m e r o - a l t a t e m p e r a t u r a .2 . 5 . F l u i d o b e n t o n í t i c o c r o m o l i g n o s u l f o n a t o - e m u l s i o n a d o .2 . 6 . E s p u m a s .2 . 7 . S a l m u e r a s c o n c l o r u r o d e S o d i o .2 . 8 . S a l m u e r a s c o n c l o r u r o d e C a l c i o .2 . 9 . S a l m u e r a s o n p o l í m e r o s y c a r b o n a t o d e C a l c i o .2 . 1 0 . F l u i d o s d e e m u l s i ó n i n v e r s a .2 . 1 1 . F l u i d o s d e b a j a d e n s i d a d .

3 . A c a r r e o d e r e c o r t e s .

8 . A p o y o p a r a o p e r a c i o n e s c o m p l e m e n t a r i a s .

C U R S O : " L O S F L U Í D O S D E C O N T R O L P A R A U N P O Z O P E T R O L E R O " .T E M A

1 . C o n t r o l d e l a p r e s i ó n d e l a f o r m a c i ó n .2 . E l d a ñ o a l a f o r m a c i ó n .

4 . S u s p e n s i ó n d e l o s r e c o r t e s .5 . S o p o r t e p a r a e l p e s o d e l a s a r t a .6 . E n f r i a m i e n t o d e h e r r a m i e n t a s y s a r t a .7 . E l e n j a r r e .

1 . D e n s i d a d .2 . V i s c o s i d a d .

1 . 1 P r e s i ó n h i d r o s t á t i c a .1 . 2 . P r e s i ó n n o r m a l y a n o r m a l d e f o r m a c i ó n .

1 . 1 . E s p u m a s .1 . 2 . S a l m u e r a s .

1 . 3 . F l u i d o b e n t o n í t i c o .

2 . 2 . F l u i d o d e b a j a d e n s i d a d d e e m u l s i ó n d i r e c t a ( F A P X ) .

1 . 1 . M a t e r i a l e s v i s c o s i f i c a n t e s .1 . 2 . M a t e r i a l e s d e n s i f i c a n t e s .1 . 3 . M a t e r i a l e s d i s p e r s a n t e s .1 . 4 . P r e c i p i t a n t e s d e l i ó n C a l c i o .1 . 5 . A l c a l i n i z a n t e s .1 . 6 . A n t i e s p u m a n t e s .1 . 7 . In h i b i d o r e s d e c o r r o s i ó n .1 . 8 . E m u l s i f i c a n t e s .







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CAPITULO I.

FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE CONTROL

OBJETIVO

Al finalizar el estudio de este capítulo usted: Explicará el concepto que define a los fluidos. Identificará cada una de las 8 funciones que realizan los fluidos de control al ser utilizados en la perforación,

reparación y mantenimiento de pozos petroleros Explicará cómo se realiza cada una de ellas.

INTRODUCCIÓN

Fluido es una sustancia capaz de fluir y que se deforma continuamente al ser sometido a una fuerza externa, adaptándose ala forma del recipiente que lo contiene.Los fluidos pueden dividirse en líquidos y gases, existiendo entre ellos únicamente 2 diferencias esenciales:

Los fluidos ocupan un volumen definido y tienen superficies libres, no así los gases que se expanden hastaocupar todas las partes del recipiente que los contenga.

Los líquidos son prácticamente incomprensibles y los gases son comprensibles.

En este capítulo se explican las 8 funciones principales que realizan los fluidos de control. El aprendizaje de estasfunciones y cómo se realizan, le servirá de base para que en todo momento mantenga el fluido de control en condicionesreológicas adecuadas y así evitar atropamientos de la sarta de trabajo o, inclusive, un descontrol del pozo.Recuerde que de tu habilidad para aplicar lo aprendido en tu área futura de trabajo, dependerá el éxito de las operaciones yla seguridad de toda la tripulación del equipo. Las funciones a las que nos referimos antes, son:

1. MANTENER CONTROLADA LA PRESIÓN DE FORMACIÓN

El agua, el aceite y el gas contenidos en el yacimiento ejercen una gran presión hacia “arriba” como si pugnaran por salir ala superficie. A esta presión se le llama presión de formación.Para realizar con seguridad y facilitar las operaciones de reparación y terminación de pozos es necesario contrarrestar esa

presión de formación y llevarla a un punto de equilibrio ejerciendo unapresión contraria mediante un fluido de control.A esta presión que ejerce el fluido para equilibrar la presión de formación lallamamos presión hidrostática.

Técnicamente sabemos que la fuerza de esta presión hidrostática (ph) esdirectamente proporcional a la densidad del fluido y a la altura de la columnaque lo contiene.La presión se mide en kilogramos sobre centímetros cuadrado (kg/cm2) olibras sobre pulgada cuadrada (lb/pg2). Como si se pensara cuántos kilos depeso estuviera aguantando un centímetro cuadrado.La primera función o uso del fluido de control es, por tanto, la de lograrel equilibrio entre la presión de formación y la presión hidrostática.







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2. EVITAR O MINIMIZAR EL DAÑO A LA INFORMACIÓN

¿Qué pasaría si la presión hidrostática que ejerce el fluido hacia abajo fuera mucho mayor que la presión de formación queejerce el gas, el aceite o el agua hacia arriba?Indudablemente que entrarían los fluidos dañando la formación disminuyendo el volumen poroso de la roca y dificultandoasí posteriormente la explotación eficiente del pozo.¿Qué haría usted para evitar esto?Por supuesto que sería necesario mantener la presión hidrostática igual o ligeramente, superior a la presión de formación.Este equilibrio de presiones en ocasiones puede perderse al introducir la sarta, debido a la mayor resistencia que encuentrapor la estructura tipo “gel” que forma el fluido en reposo y que tendría que contrarrestarse con una mayor fuerza o presión.Esta mayor presión que se ejerce, podría romper el equilibrio logrado.

Para mantener el equilibrio es necesario agregar al fluidoagentes dispersantes que faciliten su fluidez y reduzcan así laresistencia evitando la necesidad de provocar un excesivoaumento de la presión al entrar la sarta al pozo.Estos agentes dispersantes permiten además la formación deun enjarre (o torta) en las paredes de la formación, evitandoasí también la migración de fluidos a los intervalos enexplotación.Gracias a la fluidez es posible realizar las operaciones,conservando la presión hidrostática igual o ligeramentemayor que la presión de formación, lo cual permite evitar ominimizar el daño a la formación.Además de utilizar en la preparación de los fluidos,materiales químicos que sean compatibles con la informaciónproductora.

3. ACARREO DE RECORTES A LA SUPERFICIE

Llamamos recortes a la arena, cemento y fierro que como consecuencia misma de los trabajos de perforación,mantenimiento y terminación de pozos se producen.Estos recortes por ser sólidos dentro de un fluido tenderán a caer hacia el fondo atraídos por la fuerza de gravedad.

¿Cuáles serían las consecuencias si ese material sólido se acumula en el espacio anular debido a un fluido mal preparadoque no los arrastre a su paso hasta la superficie?

Para extraerlos se tendría que aumentar la fuerzao presión del fluido circulante lo que aumentaría lapresión hidrostática, con peligro como ya se dijo dedañar la formación.

Además se originarían fallas en la herramienta demolienda y tubería atrapada, velocidad reducida depenetración y retrituración de recortes.Para evitar esto es necesario que el fluido cumplarealmente la función de acarrar a su paso estos recortes,lo cual se logra gracias a la suficiente densidad yviscosidad que se le da en su preparación, sin olvidartambién cuidar el gasto óptimo de circulación.







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4. SUSPENSIÓN DE RECORTES AL DETENERSE LA CIRCULACIÓN

Ya has comprendido cómo el fluido cumple la función de acarrear a su paso los recortes; pero ¿qué pasa cuando lacirculación del fluido se detiene?

Los recortes caerían hacia el fondo del pozo con las consecuencias que ya conoces.Los técnicos tenían este problema y para resolverlo pensaron, ¿qué tal si al detenerse el fluido se forma una estructuragelatinosa que detenga los recortes y que al volver a circular se rompa esa estructura y vuelva a fluir normalmente?. Lolograron añadiendo bentonita o polímero al fluido.

A esta cualidad que tienen algunas sustancias le llamaron tixotropía, que puede definirse así:

Tixotropía.- Es la tendencia que tienen algunos fluidos de formarestructuras gelatinosas o semisólidas cuando están en reposo yque al ser sometidas a un esfuerzo vuelven a su estado original.

Podemos decir entonces que el fluido cumple su función de suspensiónde recortes, gracias al fenómeno físico denominado tixotropía. Ver la imagende la fig. 4.

5. SOPORTE DEL PESO DE LA SARTA

Todos hemos observado que cuando alguien se sumerge en una alberca o en una tina, pesa mucho menos. Si el agua está alborde, al entrar la persona ésta se derrama por supuesto y si no está al borde ciertamente sube de nivel.

Arquímedes, el sabio griego, al observar este fenómeno sacó una brillante deducción que según la leyenda le hizoexclamar: ¡Eureka, lo tengo! Actualmente se conoce como principio de Arquímedes y dice así: “un cuerpo sumergidoparcial o totalmente en un líquido es empujado hacia arriba por una fuerza igual al peso del líquido desalojado”

Pues bien, este fenómeno ocurre también en nuestro trabajo,al introducir la sarta en el fluido, esta recibe “ un empuje hacia arribaigual al peso del fluido desalojado” e indudablemente que el empujeserá mayor si el peso del fluido desalojado es mayor debido a sudensidad.

Esto es particularmente importante al aumentar la profundidad, ya quecomo usted por experiencia sabe, el peso de la sarta que el equipo tieneque soportar es mayor a más profundidad, Ahora sabemos como y porque este peso disminuye al introducir la tubería en el pozo sumergidaen cualquier líquido.En este sentido decimos que los fluidos cumplen la función de darcierto soporte al peso de la sarta confirmado por el principio deArquímedes.







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6. ENFRIAMIENTO Y LUBRICACIÓN DE LA HERRAMIENTA DE MOLIENDA Y SARTA DETRABAJO

¿Qué le pasa a la broca de un taladro cuando usted pretende hacer un orificio y el material ofrece mucha resistencia? Secalienta claro y, puede ser peligroso si la tocamos antes de enfriarse.De forma parecida en las operaciones de molienda, el contacto entre la herramienta moledora y el material que se estámoliendo genera una gran cantidad de calor, llamado calor de fricción.Gracias al fluido que pasa por esos puntos de fricción y por esa zona de calor se logra un enfriamiento. Ahora sabes quecuando trabajes en un equipo perforando, terminándolo o dándole mantenimiento al pozo, sale el fluido a la superficie muycaliente. Recuerda que abajo, este calor de fricción, produce temperaturas hasta de 75 o C o más.

Aunque en bajo grado, el fluido de control posee propiedades lubricantes que pueden incrementarse si se incluyen en supreparación aceites combinados con agentes emulsificantes (detergentes).¿Qué beneficios nos reporta esta función de enfriamiento y lubricación que tienen los fluidos de control? Podemos decir quesus beneficios son cuatro básicamente:

1. Prolongación de la eficiencia de la barrena o molino2. Disminución de la presión y mejorar el arrastre3. Una menor presión de bombeo4. Menor desgaste por fricción en la sarta de trabajo y en la tubería de revestimiento

¿Podría usted explicar por qué se producen estos beneficios?

7. FORMACIÓN DE PARED (ENJARRE)

Algunos fluidos gracias a su viscosidad y sólidos en suspensión, sometidos a una presión, forman en las paredes de laformación una película protectora llamada enjarre, que sirve de pared entre el fluido de control y la misma formación.

Un fluido de control base- agua preparado con bentonita, por ejemplo,deposita un buen enjarre en la zona de disparos. Este enjarre sirve paraconsolidar la formación y retardar el paso del filtrado al intervalo productorevitando así daño al yacimiento.Un enjarre que contenga el mínimo espesor permitirá menos filtrado, locontrario de un enjarre que contenga mayor espesor. La formación deenjarres gruesos se debe a agentes contaminantes como agua salada,cemento, gas y otros que evitan la hidratación de la bentonita.







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8. PROVEER UN MEDIO ADECUADO PARA EFECTUAR OPERACIONES DE CABLE, CON LALINEA DE ACERO Y/O HERRAMIENTAS ESPECIALES

Normalmente las operaciones para perforar, reparar o terminar un pozo se efectúan con movimiento de tuberías con pesosbastante elevados.Otro tipo de operaciones como: registro de cable, disparos, desconexiones de tuberías, apertura o cierre de válvulas decirculación, toma de registros de presión de fondo, etc., son hechos con herramientas que se introducen al pozo utilizandocable o alambre de acero.Por lo tanto, es importante mantener la viscosidad y gelatinosidad del fluido en condiciones, para que la introducción yrecuperación de las herramientas operadas con cable y/o alambre de acero, no encuentren resistencia en el interior de lasdiferentes tuberías.

RESUMEN – CONCLUSIÓN

Los fluidos de control no desempeñan simultáneamente estas 8 funciones.La importancia de una o de otra dependerá del uso que exija la situación, por ejemplo, en las operaciones de limpieza ymolienda la función más importante a lograr con la preparación del fluido, será el acarreo de recortes y el mantenerlos ensuspensión una vez terminado el bombeo.A continuación, numeramos estas 8 funciones para que usted tenga una vista de conjunto y trate de recordar cómo seproduce cada una de ellas:

1. mantener controlada la presión de formación.2. evitar o minimizar el daño a la formación3. acarreo de recortes a la superficie4. Suspensión de recortes al detenerse la circulación5. Suspender parte del peso de la sarta6. Enfriamiento y lubricación7. Formación de pared (enjarre)8. Medio adecuado para hacer registros de cable y operaciones de herramientas especiales.







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EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN

“CONFIRME SI APRENDIÓ”

EJERCICIO 1

Instrucciones.- Escriba dentro del paréntesis de la columna derecha el número que corresponda de la columna izquierda

1. Mantener controlada la presión de formación

2. Evitar o minimizar el daño a la formación

3. Acarreo de recortes a la superficie

4. Suspensión de recortes al detenerse lacirculación

5. Suspender parte del peso de la sarta

6. Enfriamiento y lubricación

7. Formación de enjarre

8. Medio adecuado para realizar los registros decable

( ) La corriente del fluido arrastra a su paso sólidoscomo arena, cemento o fierro.

( ) Hay se realiza y aplica el principio de Arquímedes

( ) Para lograrlo es necesario que el fluido permita laintroducción y recuperación de herramientas

( ) Se logra con la presión hidrostática

( ) Sirve para impedir que los fluidos penetren alyacimiento

( ) Se logra al llevar el calor a la superficie.

( ) Función que se logra en base al fenómeno físicollamado: Tixotropía

EJERCICIO 2

Instrucciones.- Conteste verdadero (V) o falso (F) dentro del paréntesis.

1. Arquímedes descubrió como se puede lograr mantener en suspensión los recortesal detenerse la circulación mediante la formación de estructuras tipo gel ( )

2. La presión hidrostática equilibra la presión de formación ( )3. Un enjarre permitirá menos filtrado entre mayor espesor tenga ( )4. la presión de formación debe ser igual o ligeramente mayor que la presión hidrostática. ( )5. la acumulación de recortes no aumenta la presión hidrostática ( )







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CAPITULO II

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE CONTROLOBJETIVO

Después del estudio de esta unidad usted: Definirá las principales cualidades o propiedades de los fluidos de control.

INTRODUCCIÓN

Siempre que ejecutes operaciones con los fluidos de control, vas a tener la necesidad de manejar y relacionar cuatro de suspropiedades fundamentales:

1. Densidad2. Viscosidad3. Gelatinosidad4. Potencial – Hidrógeno ( pH )

El desconocimiento y manejo incorrecto de estas propiedades ha ocasionado desde incremento en tiempo y costo, hastapérdida de pozos.Usted como TSU, podrá ejecutar las operaciones de control y limpieza con mayor seguridad y eficiencia si comprende estaspropiedades de los fluidos.En este capitulo, ocúpate fundamentalmente de captar estos 4 conceptos y su importancia; posteriormente tendrás laoportunidad de aprender cómo se miden y determinan en el campo.

1. DENSIDAD

DENSIDAD.- es la masa de un material en relación al volumen que ocupa.Masa M

DENSIDAD = D=Volumen V

Para efecto de campo se maneja el concepto de peso en lugar de masa por ser proporcional y de mejor comprensión.

Sus unidades en el sistema métrico decimal, se expresan:

a. Si el peso (masa) se mide en gramosgr

cm3 el volumen se medirá en centímetros cúbicos

b. Si el peso (masa) se mide en KilogramosKglt el volumen se medirá en litros

c. Si el peso (masa) se mide en toneladaston

m3 el volumen se medirá en metros cúbicos







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Sus unidades en el sistema inglés, se expresan:

a. Si el peso (masa) se mide en libraslbgal el volumen se medirá en galones

b. Si el peso (masa) se mide en libraslb

pie 3 el volumen se medirá en pies cúbicos.

EJEMPLO

Conforme a este concepto ¿quién tiene mayor densidad? ¿el agua o el aceite?

Si: 5 centímetros cúbicos de aceite pesan 4.10 gramos

P 4.10 gr grD = = = 0.82

V 5 cm3 cm3 ACEITE

Si: 5 centímetros cúbicos de agua pesan 5 gramos

P 5 gr grD = = = 1

V 5 cm3 cm3

El agua tiene mayor densidad que el aceite AGUA

Densidad de los Fluidos de Control.- ¿La densidad de un fluido de control densificado es mayor que la densidad del aguadulce? SÍ, por que un volumen de fluido densificado pesa más que el mismo volumen de agua, ya que además de agua, elfluido densificado contiene otras partículas que lo hacen más pesado.Algunas partículas se añaden precisamente para hacerlo más denso y por esto se llaman fluidos densificados.

5 cm3

5 cm3







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CONCEPTO DE DENSIDAD RELATIVA

Con el fin de conocer la densidad relativa de distintos materiales se tomó el acuerdo de compararlos con el agua como puntode referencia. Así nación este concepto:

DENSIDAD RELATIVA.- es la densidad de un material en relación a la densidad del agua

Densidad del MaterialDENSIDAD RELATIVA =

Densidad del Agua

EJEMPLODensidad de la barita 4.25 gr / cm3

D.R. de la barita = = = 4.25Densidad del agua 1 gr / cm3

Lo que significa que la barita tiene una densidad de 4.25 veces la del agua. (nota.- D.R.= densidad relativa)

En las tablas de densidad usted encontrará los valores de la densidad expresada en esta forma.

Importancia de la Densidad.- La densidad de un fluido es probablemente una de las propiedades más importantes, ya quegracias a su correcto manejo se logra el control de un pozo; manteniendo la presión hidrostática igual o ligeramente mayorque la presión de formación.

2. VISCOSIDAD

Descripción del concepto.- Imagine que los líquidos están formados por partículas que como pequeños balines ruedan unossobre otros. En algunas substancias estos “balines- moléculas” se desplazan unos sobre otros con gran facilidad y en otras lohacen con mayor dificultad.

Vea por ejemplo cómo la miel fluye con mayor dificultad que el agua. A esta resistencia o dificultad para fluir se leda el nombre de viscosidad.

VISCOSIDAD.- Es la medida de la resistencia interna al flujo, que tiene un líquido.

Medida de Viscosidad.- La viscosidad se mide en segundos Marsh, que es el tiempo que un litro de substancia tarda enfluir, sujeto a determinadas condiciones, que usted tendrá oportunidad de conocer en el capítulo VI de este curso.

Viscosidad y Temperatura.- ¿Qué sucede cuando se calienta un tarro de miel? La miel fluye con mayor facilidad. Estoquiere decir que la temperatura afecta la viscosidad, ya que la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura y viceversa.

La Viscosidad en los Fluidos de Control.- En los fluidos de control la viscosidad va a depender de la concentración,calidad y dispersión de los materiales viscosificantes suspendidos en él.

Importancia de la Viscosidad.- Esta propiedad de los fluidos de control tendrá gran importancia para el acarreo de recortesque mejorará al aumentar la misma.







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3. GELATINOSIDAD

Descripción del concepto.- Cuando un fluido de control, con suficiente viscosidad ha sido sometido a reposo pordeterminado tiempo, tiende a formar estructuras más o menos rígidas; pero podrá fluir nuevamente por agitación mecánica.Usted ha observado este fenómeno en una gelatina casera.

GELATINOSIDAD: Propiedad que tienen ciertos fluidos de formar estructuras semirígidas cuando están en reposoy de recuperar nuevamente su estado original por agitación mecánica.

Técnicamente esta propiedad se denomina TIXOTROPÍA.

Medida de la Gelatinosidad.- Se determina con el viscosímetro Fann VG u otro similar y su unidad de medida se registraen Ib/100 pie2.

Importancia de esta propiedad.- La magnitud y el tipo de resistencia de estas estructuras tipo gel que forman el fluido decontrol, son de importancia determinante para lograr la suspensión de recortes y de material densificante, cuando el fluidose encuentra en reposo. Si las geles no tienen suficiente resistencia, los recortes y el material densificante se precipitarían alfondo.Pero una resistencia excesiva de estas estructuras también puede causar peligrosas complicaciones como los siguientes:

a. Retención de aire o gas en el fluido. Lo cual afecta ladensidad del fluido y puede provocar en caso extremo undesequilibrio entre la presión hidrostática y la presión deformación.

b. Necesidad de presiones excesivas al establecer circulación después de un viaje de la sarta. Estaspresiones excesivas pueden en algunos casos llegar a dañar la formación. Imagen fig. 14

c. Reducción de velocidad de asentamiento de recortes en las presas. El fluido que ya ha circulado yacarreado recortes, se deja “reposar” un tiempo en las presas. Si en ese tiempo los recortes no han “caído”al fondo, se corre el peligro de recircularlos al sistema. Imagen fig 15







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d. Excesiva succión al sacar la tubería. Que en casos graves pueden provocar un fuerte desequilibrio depresión y descontrol del pozo. Imagen fig 16

e. Excesiva presión al introducir la tubería.- Ya que al cargar máspeso para vencer la resistencia de las geles, se incrementa lapresión hidrostática y puede fácilmente dañar la formación.Imagen fig 17

f. Dificultad para introducir al fondo del pozo, lasherramientas que se manejan con cable y líneade acero. Impidiendo así efectuar correctamentelas operaciones como: registros, disparos,calibraciones. Imagen fig 18

4. POTENCIAL – HIDROGENO ( pH )

Descripción del concepto.- Cuando se prepara un fluido de control base- agua, el conjunto de substancias que semezclan para lograr las propiedades de densidad, viscosidad y gelatinosidad que se requieren, producenreacciones químicas cuyo resultado es un fluido ácido o alcalino.

POTENCIAL HIDRÓGENO (pH).- es la medida de la acidez o alcalinidad de un fluido.

POTENCIAL HIDROGENO (pH).- La acidez o la alcalinidad de un fluido de control influye determinantementeen las propiedades de flujo, en las resistencias de gel, en el control de corrosión, en el rendimiento de las arcillasy en las pérdidas de filtración.

Usted ha observado seguramente algunos efectos de esta acidez o alcalinidad de una substancia, por ejemplocuando a una cañería se le pone sosa en estado puro, puede dañarla debido a su gran alcalinidad y cuando a unmetal le cae ácido sucede lo mismo.







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Se sabe que las substancias alcalinas como cloruro de calcio ( CaCI2 ), reaccionan con el agua produciendo calory las substancias ácidas como el cromato de zinc ( CrZn ) disocian las moléculas del material con quien entranen contacto.

Por lo cual los fluidos de control que se manejan en los pozos deberán mantenerse en cierto grado de alcalinidad,( pH = 8 a 9. 5). Imagen fig 19

Medida del pH.- Existe ya una escala aceptada mundialmente para medir en el campo la acidez o alcalinidad de un fluido.La escala pH es del 1 al 14; el punto neutro se indica por el número 7, debajo de este valor se consideran como ácidos,mientras que arriba del mismo hasta 14 se consideran alcalinos.

RESUMEN – CONCLUSIÓN.

Hemos visto las 4 principales propiedades de los fluidos de control: densidad, viscosidad, gelatinosidad y potencialhidrógeno.Al comprender el concepto de las mismas y su importancia, usted se ha preparado para comprender el siguiente capítulo,donde se relacionarán estas propiedades con las funciones básicas de los fluidos de control.

En este capitulo han aparecido también algunas unidades de medida como, las de densidad: peso / volumen; de pesoespecifico: densidad del material / densidad del agua; de viscosidad: segundos Marsh; gelatinosidad: Ib / 100 pie2; depotencial hidrogeno: escala del 1 al 14.

Es necesario que las recuerde para entender más fácilmente otros capítulos.

Le recomendamos que conteste detenidamente los ejercicios que vienen a continuación, para confirmar lo que ha aprendido.







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EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN.

“CONFIRME SI APRENDIO”

EJERCICIO 1

Instrucciones.- Escriba dentro del paréntesis de la columna derecha la letra que corresponda de la columna izquierda.

a. Es la densidad de un material en relación a ladensidad del agua

b. Es el peso de un material en relación al volumenque ocupa

c. Propiedad que tienen ciertos fluidos de formarestructuras semi-rígidas cuando están en reposo y

d. de recuperar nuevamente su estado original poracción mecánica.

e. Es la medida de la resistencia interna al flujo, quetiene un liquido.

f. Es la medida de acidez o alcalinidad de un fluido

( ) Gelatinosidad

( ) Viscosidad

( ) Peso Especifico

( ) Densidad

( ) Potencial Hidrogeno

EJERCICIO 2

Instrucciones.- Conteste en el paréntesis verdadero (V) o falso (F)

1. Un fluido con pH = 3 tiene un alto grado de alcalinidad ( )2. Un fluido con pH = 13 tiene un alto grado de acidez ( )3. A mayor viscosidad de un fluido corresponde un flujo más rápido del mismo ( )4. El peso especifico de un fluido es la densidad de éste en relación a la densidad del agua ( )5. Las unidades de densidad se expresan en unidades de masa sobre unidades de volumen ( )6. La resistencia excesiva de geles puede provocar excesiva succión al sacar la tubería. ( )







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CAPITULO III

RELACION ENTRE LAS FUNCIONES Y LAS PROPIEDADESDE LOS FLUIDOS DE CONTROL

OBJETIVOS

Después del estudio de esta unidad usted:

Relacionará las funciones que desarrollan los fluidos de control con las cualidades o propiedades que éstos debentener para desempeñarlas eficientemente.

Calculará la presión hidrostática y la presión de formación con los datos que se le proporcionen.

INTRODUCCIÓN

Ya conoces las 4 propiedades fundamentales de los fluidos de control, así como 8 de sus principales funciones.

En este capitulo estudiaremos la relación que guardan unas con otras.

En el trabajo diario esta relación es muy importante, ya que por ejemplo, si se va a sacar tubería, usted sabe que el equilibriode presión hidrostática contra presión de formación es la función más importante a desarrollar por el fluido y por lo tanto lapropiedad de densidad deberá asegurarse. De esta forma evitaremos daños a la formación y desperfectos al equipo.

1. RELACIÓN DE LA DENSIDAD CON LA FUNCIÓN DE MANTENER CONTROLADA LA PRESIÓN DEFORMACIÓN Y MINIMIZAR DAÑOS A LA MISMA.

Sabemos ya que la presión de formación ejercida por el aceite, gas y agua que se encuentran en el subsuelo, debeequilibrarse con la presión hidrostática que produce el peso de los fluidos de control.

Para comprender mejor esta relación es conveniente profundizar un poco en los conceptos de presión hidrostática ypresión de formación, así como aprender a calcular sus valores.

1.1. PRESIÓN HIDROSTÁTICA

Es la fuerza por unidad de área que ejercerá una columna de fluido a cualquier profundidad.

Supongamos que se tiene un centímetro cúbico lleno de agua dulce. Sabemos que uncentímetro cúbico de agua dulce pesa un gramo; por lo tanto la presión que soporta labase o cara de abajo del cubo es de un gramo por centímetro cuadrado ( 1 gr / cm2 ).Imagen fig 20







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¿Qué presión hidrostática tendrá que soportar la base de ese centímetro cúbico de agua dulce si tuviera encima otros 9centímetros cúbicos, siendo 10 en total? La presión Hidrostática que tendría que soportar la base de esa columna de aguadulce, sería de 10 gramos por centímetro cuadrado ( 10 gr / cm2 ).Imagen: fig 21

Debido a que el gr / cm2 es una unidad muy pequeña para medir lapresión hidrostática de los fluidos de control, en la práctica se expresaen kilogramos por centímetro cuadrado.Un Kg / cm2 equivale a colocar 1000 centímetros cúbicos de aguadulce uno sobre otro, o lo que es lo mismo formar una columna de 10metros de altura (imagen 22)

Medida de la Presión Hidrostática.- La presión hidrostática en el Sistema Métrico Decimal se calcula matemáticamentecon la siguiente fórmula:

Densidad por Profundidadρ

x HPresión Hidrostática = Ph =

10 10

Donde :Ph = presión hidrostática ( se expresa en kg / cm2)ρ = densidad del fluido ( se expresa en gr / cm3 )H = profundidad o altura de la columna del liquido ( se expresa en metros)

10 = Constante para convertir [(gr / cm3 )/ m] a (kg / cm2 )

EJEMPLO

¿Qué presión hidrostática ejercerá un fluido de control cuya densidad es de 1.19 gr / cm3, en un pozo de 3,200 metros deprofundidad?

px H 1.19 x 3,200

Ph = = = 380.80 kg / cm2

10 10







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1.2. PRESIÓN NORMAL Y ANORMAL DE FORMACIÓN

Presión Normal de Formación.- Es la presión ejercida por ladensidad promedio de los fluidos contenidos en los poros de laformación de una profundidad determinada.

Para la Costa del Golfo de México, la densidad promedio deestos fluidos oscila de 1.02 a 1.08 gr/cm3 (agua salada).Imagen fig 23

2,500 x 1.08Ph = = 270 Kg / cm2 Presión Normal de Formación = 270 Kg / cm2

10

Esta figura representa que la presión normal de formación es debida a la presión hidrostática del agua contenida entre lasuperficie y la formación.

Presión Anormal de Formación.- El término presión anormal de formación se refiere a la presión contenida en unyacimiento, en las dos situaciones siguientes, 1).- que sea menor a una presión hidrostática ejercida por una columna deagua salada con densidad de 1.02 gr /cm3;o 2).- una presión hidrostática mayor a la ejercida por una columna de agua saladacon densidad de 1.08 gr / cm3.

Son originadas por asentamientos estructurales que ocurren dentrodel subsuelo. Incluyen la compactación y cementación de losgranos, áreas muy fracturadas, acumulaciones cerradas y erosión.Imagen fig 24







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EJEMPLO.- Para obtener la Presión Anormal de Formación (PAF) se aplicará la siguiente fórmula:

PAF = Ph + Ps

DONDE.-

PAF = Presión Anormal de Formación (kg / cm2 )Ph = Presión hidrostática que ejerce el fluido (kg / cm2 )Ps = Presión en la superficie ( kg / cm2 )

Primeramente se obtiene la Presión Hidrostática

0.87 x 2,500Ph = = 217.5 Kg / cm2 ;

10

Ahora se obtiene la Presión Anormal de Formación. Sustituyendo valores:

PAF = 217.5 + 100PAF = 317.5 Kg / cm2

Este resultado muestra lo que es una Presión Anormal de Formación con un fluido de densidad menor de 1.02 gr / cm3.

1.3. PRESIÓN TOTAL DE FORMACIÓN O DE SOBRECARGA.

Equivale al peso de una columna de agua salada con densidad de 1.08 gr / cm3 ( al 11 % de contenido de sal ), más elincremento para alcanzar el valor total de densidad promedio de las rocas y fluidos contenidos en ellas.La presión total de formación, por tanto, siempre tendrá un valor mayor incluso, que la presión anormal de formación.La presión total de formación, así como los otros tipos de presión, se conocen y determinan por regiones. Por ejemplo, en laCosta del Golfo de México, la densidad total de la formación es de 2.31 gr / cm3.Para determinar los distintos tipos de presiones por regiones, los técnicos se valen de los datos de presiones de formaciónreales, obtenidos en pozos terminados anteriormente y esto les sirve para predecir con bastante probabilidad, elcomportamiento de algunos pozos de desarrollo, en determinados lugares.

En la siguiente grafica tenemos una muestra de ello,con relación a la costa del Golfo de México. Imagenfig 25

La línea A corresponde a la presión normal deformación

La línea B corresponde a la presión total deformación

La zona sombreada C corresponde a laspresiones anormales que se han presentado.







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1.4. COMPORTAMIENTO DE LAS PRESIONES DE UN YACIMIENTO.

Para comprender con mayor precisión la relación que existe entre la función de mantener controlada la presión de formacióny la densidad de los líquidos de control, veremos más ampliamente cómo se comportan y actúan las presiones en unyacimiento.En el siguiente dibujo se presentan 3 pozos (A, B y C) terminados bajo distintas condiciones:

POZO “A” LLENO DE AGUA SALADA

Se disparó a 3,500 m de profundidad en la cima del yacimiento. Se inició su explotación produciendo agua salada condensidad de 1.07 gr / cm3.

Presión Hidrostática Presión de FormaciónDel Agua Salada

Densidad del Profundidad a quep

x H agua salada X se encuentraPh = P F =

10 10

1.07 gr / cm 3 x 3,500 1.07 gr / cm3 x 3, 500Ph = P F =

10 10

P h = 375 Kg / cm2 P F = 375 Kg / cm2

La presión hidrostática del pozo se iguala a la presión de formación del yacimiento.El manómetro en la superficie no registrará presión. Imagen fig 26







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POZO “B “LLENO DE ACEITE

Se perforó la tubería de revestimiento a 3, 500 m de profundidad.Al abrirse a la superficie fluyó aceite con densidad de 0.82 gr / cm3


px H Tendrá el mismo valor total que el pozo “A”, ya

Ph = que el aceite es también empujado por la presión10 del agua salada, que es más pesada que éste.

0.82 gr / cm 3 x 3,500 mPh = P F = 375 Kg / cm2

10

P h = 287 Kg / cm2

POZO “C” LLENO DE GAS

Al disparar el pozo “C” a la misma profundidad de los anteriores (3, 500 m), desalojó gas con una densidad de 0.16 gr / cm3


px H El valor de la presión total de formación será el mismo

Ph = del pozo “A” y “B”, pues el gas es también empujado por10 el aceite y el agua salada, que son más pesados que este.

0.16 gr / cm 3 x 3,500 mPh = P F = 375 Kg / cm2

10

P h = 56 Kg / cm2

La diferencia de presiones (375 -56 =319), provocará que el gas sea desalojado a una presión de 319 Kg / cm2, valor queregistrará el manómetro en la superficie al cerrar el pozo.Por lo tanto, según sea la profundidad de los disparos y la densidad del fluido que desaloje (gas, aceite, agua salada o unamezcla de ellos), será la diferencia de presiones en la superficie.







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2. RELACION ENTRE LA PROPIEDAD DE DENSIDAD Y LA FUNCIÓN DE SOPORTAR PARTEDEL PESO DE LA SARTA DE TUBERIA

En el capitulo I vimos someramente el principio de Arquímedes: “Un cuerpo sumergido en un líquido, recibe un empuje deabajo hacia arriba, igual al peso del líquido desalojado”. Este afecto llamado también efecto de la flotación, ayuda aoptimizar el rendimiento del equipo al soportar parte del peso de la sarta de tubería cuando se sumerge en el fluido, ypermite realizar con menor dificultad las operaciones de perforación, terminación y mantenimiento de pozos.

La Balanza Hidrostática.-

Este instrumento nos permite constatar en la práctica cómo funciona elprincipio de Arquímedes. La balanza hidrostática consta de dos platillossuspendidos, uno más corto que el otro. Del platillo corto, cuelga un cilindrometálico hueco y de este a su vez otro cilindro metálico macizo; de volumenexactamente igual al volumen del espacio hueco del anterior cilindro. Parausarla, se nivela en primer lugar valiéndose de pesas. Imagen fig 27

En seguida se sumerge el cilindro inferior en agua. Al hacerlo se observa una pérdida delequilibrio ya que el platillo corto asciende. Esto comprueba cómo al sumergir un cuerpoen líquido, éste recibe un empuje hacia arriba. Imagen fig 28

Después se llena de agua el hueco del cilindro superior, con lo que se notará comose recupera el equilibrio completamente. Esto confirma que el empuje que recibíahacia arriba el cilindro sumergido, tenía exactamente el mismo valor o magnitudque el peso del líquido desalojado. Imagen fig 29

Este efecto de flotación comprobado en la balanza hidrostática, sucede exactamente igual cuando la sarta o la tubería seintroduce en un fluido de control. Indudablemente que a mayor densidad del fluido desalojado, su peso será mayor y mayortambién el empuje que recibe hacia arriba la sarta de tubería.En la siguiente tabla se ven los resultados de este efecto de flotación. En ella aparecen tres pozos a la misma profundidad,en las que se introduce tubería de igual diámetro y peso. La única variante es la densidad de los fluidos que se manejan.

PROF.

( m )

DIAM.TP

( pg )

PESOTP

( kg. / m )

DENSIDADDEL FLUIDO

(gr / cm3)

PESO ENEL AIRE

( Kg.)

PESOFLOTADO

( Kg. )2,000 2 7/8 9.6 1.10 19,200 16,5092,000 2 7/8 9.6 1.40 19,200 15,7752,000 2 7/8 9.6 1.80 19,200 14,797







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Formula empleada para el cálculo del peso flotado:

ρf

Pt f = Pta ( 1 - ) donde:ρ

a

P t f = Peso de la tubería sumergida en kgP ta = Peso de la tubería en el aire en kgP f = Densidad del fluido de control en gr/ cm3

P a = Densidad del acero (7.85 gr/ cm3)

3. RELACIÓN ENTRE VISCOSIDAD Y ACARREO DE RECORTES

La propiedad de viscosidad o resistencia interna al flujo, es la cualidad directamente relacionada con la importante funciónde acarreo de recortes. Los recortes de cemento, fierro y arena, por ser sólidos y por consiguiente más pesados que el fluidode control, tenderán a caer debido a la fuerza de gravedad; esto se evita gracias a la viscosidad del fluido y a la velocidad deacarreo en el espacio anular.

Un fluido que no tenga materiales viscosificantes en la cantidadsuficiente, exigirá mayores velocidades anulares, no siemprerecomendables por el peligro que representan de dañar la formación.

Un fluido con suficiente viscosidad permitirá que la fuerza centrífuga,provocada por la fuerza de rotación aplicada a la tubería, empuje losrecortes a la parte central del espacio anular, donde generalmenteexisten las velocidades de acarreo más altas. Imagen fig 30

4. RELACION ENTRE GELATINOSIDAD Y SUSPENSIÓN DE RECORTES

La gelatinosidad (gelificación) es la propiedad de los fluidos de control directamente relacionadas con la suspensión derecortes. El control del efecto de formación de estructuras gelatinosas está en relación directa con la viscosidad y laconcentración de sólidos en suspensión.

En algunos tipos de fluidos de control, la gelatinosidad se forma con adición de agentes orgánicos (éstos facilitan también laemulsión de aceite en agua).

Es importante controlar directamente el grado de gelificación; por una parte, debe permitir la suspensión de recortes, y porotra, no debe ofrecer un alto grado de resistencia al introducir nuevamente la sarta de tubería, por el riesgo que esto tiene dedañar la formación. Por esto se recomienda, que cuando el fluido está en reposos, el grado de gelificación no se lleve a ungrado más alto que el necesario, para cumplir la función de suspensión de recortes.







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En este capitulo hemos visto la relación que existe entre densidad y presión de formación; entre viscosidad y acarreo derecortes y entre gelatinosidad y suspensión de recortes. Estas 3 propiedades con su relación respectiva a las funciones quedesarrollan, son las que usted utilizará en su trabajo diario.

Dentro del capitulo se ha profundizado sobre el concepto de presión hidrostática y hemos aprendido a calcular su valor;también conocimos los distintos tipos de presión de formación determinados por regiones y analizamos el comportamientode las presiones ejemplificados en 3 tipos de pozos.

Al profundizar en el principio de Arquímedes y conocer la balanza hidrostática, constatamos la importancia que el efecto deflotación tiene para soportar parte del peso de la sarta de tubería cuando ésta se introduce en un fluido.Si te han quedado claros estos conceptos, has aprendido correctamente el capitulo y podrás fácilmente contestar losejercicios de autoevaluación que te servirán también para reafirmar sus conocimientos.







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EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN“CONFIRME SI APRENDIÓ”

EJERCICIO 1Instrucciones.- Conteste en el paréntesis verdadero ( V ) o falso ( F )

1. Presión hidrostática es la presión del fluido ya sea aceite, gas o agua, que existe en los poros de la formación. ( )2. La presión total de la formación y los otros tipos de presión de formación se conocen y determinan por regiones. ( )3. Según sea la profundidad de los disparos y la densidad del fluido que desaloje ( gas, aceite, agua salada) será

la diferencia de presiones en la superficie. ( )4. A mayor densidad del fluido desalojado, su peso será menor y menor también el empuje hacia arriba que recibe

la sarta de tubería. ( )5. La propiedad de viscosidad no se relaciona con la función de acarreo de recortes ( )6. La suspensión de los recortes depende de la propiedad de los fluidos llamada gelatinosidad. ( )7. La viscosidad del fluido junto con la velocidad en el espacio anular evitan la caída de partículas y permiten

desalojar los recortes a la superficie. ( )

EJERCICIO 2Instrucciones.- Marque con una X la respuesta acertada.

1. Que presión hidrostática ejercerá un fluido de control con densidad de 1.12 gr. / cm3, en un pozo cuyaprofundidad es de 3, 650 m.

( ) 40.88 kg / cm2

( ) 408.80 kg / cm2

( ) 4,088.00 kg / cm2

2. La presión de formación de un pozo de 3,500 m en la Costa del Golfo de México, tuvo que equilibrarse conuna columna de agua salada con la densidad de 1.12 gr / cm3. se trata de:

( ) Una presión normal de formación( ) Una presión anormal de formación.

3. Un pozo a 3,000 m de profundidad lleno de aceite con densidad de 0.82 gr /cm3. Al cerrarlo, el manómetroregistró en la superficie 118 kg. /cm2 lo cual quiere decir que la presión de formación es:

( ) Igual a 118 Kg. / cm2

( ) Menor a 118 Kg. / cm 2

( ) Mayor a 118 Kg./ cm 2

EJERCICIO 3Instrucciones.- Calcule la presión hidrostática para los siguientes ejemplos:

Profundidad(m)

Fluido Densidad(gr/ cm3)

Presión Hidrostática(kg/ cm2)

1,000 aceite 0.861,000 agua 1.001,000 salmuera 1.151,500 salmuera 1.121,750 agua 1.00







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CAPITULO IV

TIPOS DE FLUIDOS DE CONTROL EN LAPERFORACIÓN, TERMINACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS

OBJETIVOS

Después del estudio de esta unidad usted: Distinguirá cada uno de los fluidos de control Explicará sus ventajas y desventajas Enumerará sus aplicaciones más importantes

INTRODUCCIÓN

En el capitulo anterior conociste la relación entre las propiedades y las funciones de los fluidos de control desde un punto devista teórico. Es necesario ahora conocer y saber distinguir los diferentes tipos de fluidos que de ordinario se usan en lapráctica, saber sus características y conocer sus ventajas y desventajas así como sus aplicaciones más importantes.Usted como encargado de la calidad de los fluidos de control, tendrá la necesidad de usar diariamente en su trabajo alguno oalgunos ellos y será una gran ventaja para su desempeño de labores conocer cada uno de estos fluidos. De tal forma que siva a usar una salmuera sódica, tendrá una idea clara de sus ventajas y desventajas y sabrá por que es necesario su uso.En este capitulo, concéntrese en captar el nombre y la descripción general, las ventajas y desventajas así como los usospotenciales del fluido, ya que en el capitulo V, tendrá la oportunidad de conocer sus componentes, la forma de prepararlos ydarles mantenimiento.

En el siguiente cuadro encontrará agrupados los diferentes tipos de fluidos de control que se usan comúnmente:

1.- Espumas2.- Salmueras

* Sódicas1.- BASE AGUA * Cálcicas

* Con polímeros y densificantes3.- Fluido Bentonítico

FLUIDOS DE 4.- Fluido Ben- Pol- AtCONTROL 5.- Fluido Cromolignosulfonato emulsionado ( CLSE )

6.- Agua Dulce

1.- Fluido Base Aceite (emulsión inversa)2.- BASE ACEITE

2.- Fluido Baja Densidad (emulsión directa)







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Antes de iniciar el estudio de los fluidos es conveniente interpretar los conceptos de emulsión, mezcla y suspensión.

EMULSIÓN.- Es un líquido constituido por dos sustancias no miscibles, una de las cuales se haya dispersa en la otra enforma de gotas pequeñísimas.MEZCLA.- Es la asociación de varios cuerpos sin que exista combinación de las mismas.SUSPENSIÓN.- Es el estado de un cuerpo dividido en partículas muy finas y mezclado con un fluido, sin disolverse en él.

En una suspensión se distinguen dos fases:

a) Fase Continua o Fase Externa.- Es el líquido donde se encuentran suspendidas las partículas de unmaterial (mayor volumen)

b) Fase Discontinua o Fase Interna.- Son las partículas sólidas o los glóbulos líquidos que se encuentransuspendidos en la fase continua o líquidos con mayor volumen.

Por ejemplo.- en un fluido bentonítico la fase contínua es el agua y la discontínua o interna es la arcilla (bentonita)

Es importante distinguir esas fases ya que para determinar las propiedades de un fluido, generalmente hay que buscarlas enla fase discontínua; la viscosidad de un fluido dependerá del aumento en la concentración de la fase discontinua y por elcontrario un aumento en la fase continua (agua) tenderá a disminuirla.







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1. FLUIDOS BASE – AGUA

Un fluido de control es una suspensión de sólidos, líquidos o gases en un líquido que se emplea en los campos petrolerospara cumplir ciertas funciones específicas. El agua dulce también se usa como fluido y no lleva mezclado ningún otroelemento.El uso de fluidos de control base-agua, por su bajo costo en la preparación, manejo y mantenimiento son los comúnmenteusados; debiéndose extremar cuidados en aquéllos que utilizan base-agua dulce ya que la pérdida de ésta causará daños alyacimiento.A continuación estudiaremos cada uno de los principales fluidos base-agua que se utilizan en la práctica.Veremos sus propiedades y haremos consideraciones sobre sus aplicaciones.

1.1. EspumasDescripción.- Las espumas son una combinación de agua, un agente espumante y un gas sometidos a presión; obteniéndosedensidades de 0.10 gr/cm3 hasta 0.96 gr/cm3

VENTAJAS DESVENTAJAS Permiten grandes velocidades anulares: de 400 a

500 pies por minuto.

No dañan las formaciones productoras.

Solo se emplean como fluidos de limpieza Son afectados por la profundidad y la temperatura,

por lo tanto no pueden utilizarse en pozosprofundos

Se utilizan en pozos hasta de 3,000 m. No controlan la presión de formación No son recuperables

Aplicaciones:

a) Desarenamiento de pozosb) Desengravado de aparejos con cedazosc) Desplazamiento de fluidosd) Limpieza de pozos (algunas veces utilizando tuberías flexible)e) Operación de disparos con tuberías represionadasf) La utilización de espumas en trabajos de pozos depresionados será únicamente con la finalidad de limpiarlos.

1.2. SalmuerasSon soluciones de sales con agua. Estos fluidos causan menos daño a las formaciones productoras. Su uso en lasoperaciones de terminación y reparación de pozos es para el control y limpieza de los mismos.Pueden prepararse como:

a) Salmueras sódicas y cálcicas sin sólidos en suspensión.b) Salmueras sódicas y cálcicas combinadas con sólidos en suspensión que son solubles con ácido clorhídrico.

1.2.a. Salmuera sódica.Es una solución formada por agua dulce y sal en grano (cloruro de sodio). Su densidad máxima es de 1.19 gr/cm3

VENTAJAS DESVENTAJAS No dañan la formación ya que son fluidos libres de

sólidos

Su costo es muy económico

Limitaciones en el rango de densidad Nulo poder de arrastre por no contener sólidos en

suspensión Son corrosivos Son irritantes Al rebasar el límite de saturación se precipita la sal







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CONDHUCE, S.C.

Aplicaciones:a) Se utilizan siempre como fluido de control.b) Permiten fácilmente la introducción de aparejos de bombeo neumático por que estos fluidos no tienen sólidos en

suspensión.

1.2.b. Salmuera Cálcica

Es una solución de Cloruro de Calcio en agua. Su densidad máxima es de 1.39 gr/cm3

VENTAJAS DESVENTAJAS No dañan las formaciones

Permite efectuar operaciones de conversión deaparejos en los pozos petroleros

Son corrosivas Son irritantes Al rebasar el límite de saturación se precipita la sal

Aplicaciones: Control y limpieza de pozos especialmente si se mezcla con una arcilla cálcica (Atapulguita) para darleviscosidad.

1.2.c. Salmuera con polímeros y densificantes

Son soluciones con sales a las que se agregan polímeros para dar viscosidad y gelatinosidad al fluido, así comodensificantes para incrementar el valor de su densidad.

VENTAJAS DESVENTAJAS Al agregar polímeros se convierte en un fluido de

limpieza con gran poder de arrastre. Al densificarlo puede aumentar su densidad hasta

1.70 gr./cm3

Contienen sólidos en suspensión que no dañan a laformación, ya que son fácilmente solubles enácidos.

Los costos al agregar polímeros aumentanconsiderablemente.

Son irritantes (sobre todo la salmuera cálcica) Cuando la temperatura para de 100OC, se degradan

causando problemas de asentamiento. Causan problemas de generación de espuma Son corrosivas.

Aplicaciones: Se utilizan en el control y limpieza de pozos.IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA EN EL USO DE LAS SALMUERAS

Al utilizar las salmueras es importante tomar en cuenta que éstas son afectadas por la temperatura. El aumento de latemperatura disminuye la densidad de las salmueras. Recuerde que la temperatura del pozo variará de acuerdo a laprofundidad. Se anexan las gráficas donde se aprecia la disminución de la densidad. La gráfica de la fig. 31 es para lasalmuera sódica y la grafica de la fig. 32 es para la salmuera cálcica.







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CONDHUCE, S.C.

Para las salmueras, la reducción promedio de densidad es de 0.03 gr/cm3. Este valor será afectado por supuesto al aumentarla temperatura. Imágenes fig 31 y 32







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CONDHUCE, S.C.

MANEJO DE GRAFICAS

1. Efecto de la temperatura sobre la densidad en salmueras sódicas (Na CI)a) En la escala horizontal localice la temperatura que existe en el fondo del pozo, trace una vertical hasta la densidad

requerida de acuerdo a la escala del margen izquierdo. Marque ese punto.b) Considerando las curvas de densidad, trace una curva paralela a la inmediata superior o inferior que pase por el

punto localizado en el inciso anterior.c) En el margen izquierdo, donde interfecta la curva trazada en el inciso anterior, lea el valor de la densidad que se

debe tener en la superficie.

2. Efecto de la temperatura sobre la densidad en salmueras cálcicas (Ca CI2)

a) En el margen izquierdo localice la densidad requerida en superficie.b) En la escala horizontal, localice la temperatura de fondo que tenga el pozo y trace una línea vertical hasta

intersectar la línea horizontal que corresponda a la densidad requerida en superficie. Marque este puntoc) Considerando las curvas de densidad, trace una curva paralela a la inmediata superior o inferior que pase por el

punto localizado en el inciso anterior.d) En el margen derecho, donde intersecta la curva trazada en el inciso anterior lea el valor de la densidad que tendrá

en el fondo del pozo.

EJEMPLOS.

a. ¿Con qué densidad se debe preparar una salmuera sódica, si se requiere una densidad de 1.08 gr/cm3, y enel fondo del pozo existe una temperatura de 82oC?

RESPUESTADeberá prepararse a una densidad de 1.12 gr./cm3

b. si se ha preparado una salmuera cálcica con densidad de 1.30 gr/cm3, ¿qué densidad tendrá dentro delpozo si éste tiene una temperatura de 82oC?

RESPUESTALa densidad será afectada y disminuirá a 1.26 gr/cm3

CALCULO DE LA TEMPERATURA A DIFERENTES PROFUNDIDADES

para tener la posibilidad de manejar acertadamente las gráficas que le hemos presentado, es necesario conocer latemperatura del pozo a diferentes profundidades. Para lograr esto, se emplea la siguiente fórmula:

ProfundidadTEMPERATURA = + 21.1 o C

35

Donde:Temperatura = En grados centígradosProfundidad = En metros21.1 o C = Es la temperatura ambiente promedio35 = Es el valor de una constante







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CONDHUCE, S.C.

EJEMPLO

¿ Que temperatura tendrá un pozo a 2, 762 m de profundidad?

Prof.Aplicando la formula: Temp. = + 21.1 oC

35

2,762Temp. = + 21.1 o C

35

Temp = 78.9 + 21.1 = 100 o C

1.3. Fluido Bentonítico

Es una mezcla de arcilla (sódica) en agua dulce. La concentración de los cloruros no debe exceder de 5,000 partes pormillón (ppm), con la finalidad de facilitar la hidratación (dispersión) de la bentonita. La densidad de la mezcla puedefluctuar entre 1.04 gr/cm3 a 1.08 gr/ cm3 dependiendo del rendimiento de la arcilla.

VENTAJAS DESVENTAJAS Alto poder de arrastre y suspensión Fácil preparación Bajo costo Permite buen control del filtrado

Al rebajar cementos se flocula fácilmente Al usarse a temperaturas mayores de 180º C,

aumenta su viscosidad al deshidratarse la arcilla,por lo cual no es recomendable utilizarlo aprofundidades que excedan esta temperatura

Aplicaciones:

a) Limpieza de pozosb) Moliendas (cemento, fierro, etc)c) Control de pozos

1.4. Fluido Bentonita-Polímero-Alta Temperatura (Ben-Pol-At )

Es una mezcla que combina la adición de bentonita-polímero en agua dulce, en proporciones específicas que compensan losefectos adversos que sobre ellos tiene la temperatura de los pozos.Es un fluido base-agua tratado con sosa para ajustar el pH a nueve, para contrarrestar el efecto de la temperatura; consta detres fases que son:

Fase Líquida : AguaFase Coloidal : Arcilla – PolímeroFase Inerte : Sólidos en Suspensión

Características.- En pruebas de campo y laboratorio se ha comprobado que la arcilla (Bentonita) es la que proporcionaestabilidad al polímero, aumentando su tolerancia a las altas temperaturas evitando la degradación prematura del mismo,esto se logra debido al efecto de absorción del polímero con las moléculas de arcilla presentes, ya que por la naturaleza desus cargas eléctricas se enlazan fácilmente, dando origen a propiedades reológicas satisfactorias.







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VENTAJAS DESVENTAJAS Se densifica con barita hasta 2.35 gr/cm3

controlando la concentración de arcilla en valoresde 35 a 40 kg./ m3.

Soporta altas temperaturas de fondo (de 160 a 190oC) aumentando la eficiencia de la intervenciones,ya que se obtiene una buena hidráulica decirculación.

Alta tolerancia a la contaminación con cemento. Es de fácil preparación, sustituyendo las

emulsiones costosas y de manejo difícil. Elimina el uso de dispersantes como el lignex y

super caltex. Si fuera necesario utilizarlos sería enmínima concentración.

Permite la operación satisfactoria de herramientasoperadas con línea de acero o cable eléctrico, yaque el fluido estando en reposo en pozosprofundos, desarrolla geles frágiles.

Filtrado bajo, que forma un enjarre fino, plástico ypermeable que evita la invasión del agua defiltrado a la formación productora.

Si por alguna causa se excede la concentración dearcilla (40 kg/m3), sus condiciones reológicas sealteran ocasionando que se formen geles rígidoscuando el fluido está en reposo.

Aplicaciones:

a. Se utiliza normalmente como fluido de control y de limpieza en pozos profundos con temperaturas defondo superiores a los 160oC

1.5. Fluido Cromolignosulfonato Emulsionado ( CLSE)

Es un fluido bentonítico densificado al que se agregan lignosulfonatos, cromolignitos y diesel como emulsificante. Es unfluido base – agua - tratado y consta de tres fases:

Fase Líquida : Agua

Fase Coloidal : Arcilla (Coloide es una sustancia cuyas partículas pueden encontrarse en suspensión enun líquido, merced al equilibrio coloidal ; dichas partículas no pueden atravesar la membrana semi-permeable de un osmómetro).

Fase Inerte : Sólidos en Suspensión

Los sólidos es suspensión deseables son la barita y el carbonato de calcio. Los indeseables son los recortes de cemento,fierro, arena etc.Debido a la intervención de pozos más profundos y en base a las temperaturas encontradas es necesario que en lasoperaciones de terminación de los pozos se utilicen estos fluidos con cromolignosulfonatos.

VENTAJAS DESVENTAJAS Se densifica con barita hasta 2.20 gr/cm3 y con

carbonato de calcio hasta 1.30 gr/cm3 siendo esteproducto fácilmente disuelto con tratamiento deácido

Se emulsiona con diesel al 20 % en volumen sinnecesidad de agregar emulsificanrtes.

Al perforar cemento, se reología es poco afectada. Son estables a altas temperaturas y altas presiones.

Costo elevado

Requiere mayor control en su tratamiento

El filtrado es agua, dañando ésta a la formación







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Aplicaciones:

Normalmente se utiliza como fluido de control y limpieza

1.6. Agua Dulce

Es agua sin sales y sin otros elementos mezclados con ella

VENTAJAS DESVENTAJAS Fácil manejo Facilidad para efectuar operaciones de cable y

línea de acero.

Hidrata fácilmente las lutitas arcillosas dañando ala formación productora, por lo cual deberá tenersecuidado con su uso.

Aplicaciones:a. Se utiliza como fluido de control en zonas de baja presión ya que como fluido de limpieza, no tiene

propiedades reológicas.

2. FLUIDOS BASE- ACEITE

Son fluidos en los que la fase continua es el aceite y la fase dispersa o discontinua en el agua. La ventaja principal de estosfluidos es que la pérdida de filtrado (aceite) no daña la formación pero su degradación con agua dulce obligará a extremarcuidados en su mantenimiento.Por su rango de densidad se utilizan en pozos depresionados, así como en aquellos que manejan altas presiones.

2.1. Fluidos Base Aceite (Emulsión Inversa)

Es una emulsión inversa de aceite y agua. Para interrelacionar sus fases se requiere agitación vigorosa y un agenteemulsificante (jabón o detergente). La ventaja principal de estos fluidos es que la pérdida de filtrado (aceite) no daña a laformación; pero su degradación con agua dulce obligará a extremar cuidados en su mantenimiento.

VENTAJAS DESVENTAJAS Evita dañar la formación por filtración de agua Se puede preparar el fluido con densidad menor

que el agua dulce La viscosidad es fácil de controlar con diesel y

agua Su densidad es de 0.92 a 2.20 gr/cm3

No se contamina fácilmente con gas Su baja gelatinosidad permite el asentamiento

rápido de los recortes en las presas. Establece a altas temperaturas por arriba de los

200º C

Su costo es mayor que el fluido bentonítico

Requiere una atención especial

Se requiere el cambio completo (no debenmezclarse con otros tipos de fluidos)

Irritante

Aplicaciones:a) Control y limpieza de pozos







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2.2. Baja Densidad FAPX (Emulsión Directa)

Su característica principal se debe a la combinación de líquidos diesel – agua emulsionados en forma directa y estaparticularidad nos la proporciona el tipo de emulsificantes que se emplea.

VENTAJAS DESVENTAJAS Permite densidades de 0.81 a 0.92 gr/cm3

Permite altas viscosidades de 70 a 1,000 seg. A pesar de su alta viscosidad permite establecer

excelente bombeo. No se contamina con cemento Estable a altas temperaturas hasta 180º C

No se densifica

Al agregar agua en exceso pierde sus propiedades

Aplicaciones:

a. Se utiliza en pozos depresionados con fluido de control y limpieza, además de servir como fluidotransportador de sal de grano, para el control de pérdida de circulación en yacimientos depresionados conuna relación de 80/20 de aceite y agua dulce respectivamente y se le conoce como ( fluido FAPX – SALen grano)


Usted a aprendido en este capítulo el nombre, las características generales, las ventajas y desventajas, así como lasaplicaciones de los principales fluidos de control que se utilizan en la perforación, mantenimiento y terminación de pozos.Es necesario familiarizarse con cada uno de ellos, lo cual podrás lograr si repasas varias veces atentamente este capítulo.Existen fluidos base agua y fluidos base aceite, según la fase continua sea agua o aceite. De los fluidos base aceite vimos losdos principales: el fluido base aceite (emulsión inversa) y el fluido baja densidad (emulsión directa).Trate de memorizas los nombres de los fluidos base agua: espumas, salmueras: sódicas, cálcica, con polímeros ydensificantes; fluidos bentonítico y fluido cromolignosulfonato.No olvides la importancia de la temperatura en el uso de las salmueras.El agua dulce también es un fluido de control







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EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN.“CONFIRME SI APRENDIÓ”

EJERCICIO 1

INSTRUCCIONES.- Escriba dentro del paréntesis de la columna derecha la letra que corresponda de la columna izquierda.

A. Son una combinación de agua, un agenteespumante y un gas sometidos a presión.

B. Son fluidos en los que la fase continua es el aceitey la fase dispersa o discontinua es el gas.

C. Son fluidos utilizados como control y limpiezarecomendados para terminación de pozos

D. Son soluciones de sales en aguaE. Es fluido de control y limpieza con densidad

máxima de 1.39 gr./ cm3

( ) Salmueras Cálcicas( ) F. Cromolignosulfonato( ) Espumas( ) F. Base Aceite

( ) Salmueras .

EJERCICIO 2INSTRUCCIONES.- Conteste verdadero (V) o falso (F) dentro del paréntesis

1. El llamado fluido baja densidad es un fluido base aceite ( )2. Una desventaja general de las salmueras es que son corrosivas e irritantes ( )3. El aumento de la temperatura disminuye la densidad de las salmueras ( )4. El Fluido bentonítico tiene alto poder de arrastre y suspensión, permite buen control de

filtrado, es de bajo costo y fácil de preparar. ( )5. El agua dulce se utiliza como fluido de limpieza de pozos en moliendas (cemento, fierro, etc)

y sirve para control de pozos en áreas de baja presión ( )6. La principal ventaja de los Fluidos Base Aceite es que la perdida de filtrado (aceite)

NO daña la formación. ( )

EJERCICIO 3INSTRUCCIONES.- Conteste las siguientes preguntas.

1. ¿Qué temperatura tendrá un pozo de 3,500 metros de profundidad?2. Si se ha preparado una salmuera cálcica con densidad de 1.28 gr/cm3 , ¿qué densidad tendrá dentro del pozo si éste tiene

una temperatura de 82º C?3. Si se requiere una salmuera sódica con densidad de 1.13 gr/cm3 ¿de que densidad deberá prepararse si en el fondo del

pozo existe una temperatura de 71º C?4. Mencione el nombre de 5 fluidos de control5. Enumere las ventajas de fluido bentonítico6. El fluido CLSE es un fluido base – agua- tratado. Describa sus 3 fases.







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CAPITULO V

PREPARACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS FLUIDOS DE CONTROL

OBJETIVOS

Después del estudio de esta unidad usted:

Identificará los materiales que se utilizan en la preparación de los diversos fluidos de control Identificará los componentes y calculará las proporciones para la preparación de los principales fluidos. Explicará las formas principales para dar mantenimiento a los diversos fluidos de control

INTRODUCCIÓN

Este capitulo será de gran utilidad para tu trabajo diario, donde juegas un papel importante en la preparación de los fluidos decontrol.Para preparar correctamente un fluido de control, es necesario conocer las características de los materiales que lo componen. Esnecesario también saber calcular las proporciones necesarias para preparar los fluidos conforme a las funciones que éstos debendesempeñar. Y finalmente, es necesario saber darles un buen mantenimiento y lograr así su conservación. Los materialescontenidos en los fluidos de control pueden proporcionar daños severos y algunas veces irreversibles, a los yacimientosproductores. De ahí la importancia que tienen los materiales en la preparación y mantenimiento de los fluidos.En este capitulo encontrarás la información necesaria para convertirte en un conocedor de estas áreas. Para lograrlo esconveniente que lo repases varias veces, para familiarizarte con los conceptos que contiene.







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1. MATERIALES QUE SE EMPLEAN EN LA PREPARACIÓN DE LOS FLUIDOS DE CONTROL

Los materiales empleados en la preparación de los fluidos de control, se dividen conforme a las propiedades que dan oproporcionan al ser mezclados con éstos.Conforme a esta característica los materiales se dividen en los 9 grupos siguientes:

1.1. Viscosificante.1.2. Densificantes.1.3. Dispersantes.1.4. Precipitantes del Ion calcio.1.5. Alcalinizantes.1.6. Antiespumantes.1.7. Inhibidores de corrosión.1.8. Emulsificantes.

1.1. Materiales Viscosificantes

Son arcillas coloidales o polímeros que al ser mezclados con fluidos base agua, proporcionan a éstos mayor grado de viscosidad.En el cuadro adjunto encontrarsá agrupados los cinco principales viscosificantes que se utilizan en la preparación de los fluidos decontrol.Estudiaremos las características de cada uno de ellos así como las cantidades y proporciones que de ordinario se utilicen.

a) Bentonitab) Atapulguitac) Kelzan XCDd) Politex HTe) Biozan

BENTONITA

Características.- Es un material plástico coloidal sódico que imparte viscosidad, controla el fluido y proporciona poder desuspensión.Se emplea en la preparación de fluidos bentoníticos. Su densidad relativa es igual a 2.5; cantidad a utilizar: de 70 a 100 kg./m3,proporciona una densidad de 1.04 a 1.08 gr./cm3 y una viscosidad Marsh de 40 a 50 segundos.

ATAPULGUITA

Características.- Es un material coloidal cálcico. Se emplea en la preparación de salmueras con concentraciones mayores de35,000 ppm impartiéndole viscosidad y poder de suspensión.Cantidad a utilizar: de 50 a 70 kg/m3. Proporciona viscosidad de 35 a 45 seg. Marsh.

KELZAN XCD

Características.- Es un polímero de fácil solución en agua dulce o salada. Imparte viscosidad y poder de suspensión alagregarse a las salmueras.Cantidad a utilizar: De 1.5 a 3 kg./ m3 . Proporciona viscosidad Marsh de 32 a 80 segundos.







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POLITEX- HT

Características.- Es un polímero que se emplea en fluidos de agua dulce o salada. Actúa como reductor de filtrado e imparteviscosidad ligera.NOTA: Este material se combina con el Kelzan XCDCantidad a utilizar: De 7 a 15 kg / m3 . Proporciona viscosidad ligera, pero controla mejor el filtrado.

BIOZANCaracterísticas.- Es al igual que el Kelzan XCD un polímero que se emplea en fluidos de agua dulce o salada, imparte viscosidady poder de suspensión, soporta temperatura arriba de 100º C.

1.2. Materiales Densificantes

Son materiales inertes o productos químicos que al ser utilizados en fluidos de control base agua dulce o salada, sirven paraaumentar su densidad.En el siguiente cuadro encontrarás agrupados los cuatro materiales densificantes que de ordinario se utilizan.

a) Baritab) Carbonato de Calcioc) Cloruro de Sodiod) Cloruro de Calcio

BARITA

Es un sulfato de Bario que se emplea en la preparación de fluidos bentoníticos y emulsionados. Su densidad relativa es de 4.25.Cantidad a utilizar: Adicionar 159 kg./ m3 para aumentar la densidad de 1 décimo de gramo por centímetro cúbico (0.1 gr/cm3 )Densidad que Proporciona: Dependiendo de la calidad e impurezas del material, proporciona densidad hasta de 2.20 gr/cm3 .

CARBONATO DE CALCIO

Material que se emplea en fluidos de agua dulce o salada. Es ideal para aumentar el peso de los fluidos por ser soluble al ácidoclorhídrico y no dañar la formación con invasión de sólidos, su densidad relativa es de 2.7Cantidad a utilizar: Adicionar 200 kg./m3 para aumentar la densidad de un décimo de gramo por centímetro cúbico (o.1 gr./cm3 )Densidad que proporciona: Hasta 1.40 gr/cm3

CLORURO DE SODIO

Sal común que se presenta en grano o molido fino, se utiliza en la preparación de salmueras sódicas. Su densidad relativa es de2.16Cantidad a utilizar: Las cantidades dependerán del volumen y la densidad a lograr; para determinarlos es necesario consultar latabla correspondiente.Densidad que proporciona: Desde 1.02 a 1.19 gr/cm3

CLORURO DE CALCIO

Es una sal de calcio altamente soluble en agua que se presenta en forma de cristales u hojuelas. Se emplea para preparar salmuerascálcicas. Su densidad relativa es de 1.96Cantidad a utilizar: Las cantidades dependerán de la densidad que se pretenda dar al fluido. Las proporciones serán conforme a latabla correspondiente.Densidad que proporciona: De 1.01 a 1.39 gr./cm3







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1.3. Materiales Dispersantes

Son sustancias químicas que al combinarse con algunos fluidos de control reducen la viscosidad de éstos. La viscosidad puedereducirse también añadiendo agua al fluido, pero en la mayoría de los casos esto no es recomendable, por la facilidad con la queésta puede filtrarse causando daños a la formación. El fluido además puede perder densidad y otras propiedades. Por esto seprefiere usar agentes dispersantes.

Son dos los que comúnmente se usan: SUPERCALTEX y LIGNEX.

SUPERCALTEX.- Es un reductor de viscosidad, agente de control del filtrado, inhibidor de arcilla base agua.Se utiliza en fluidos de control sódicos de bajo pH, resistiendo grandes presiones y grandes temperaturas.Cantidad a utilizar: de 5 a 25 kg./m3.

NOTA 1: Cuando se usa en concentraciones mayores de 15 kg/m3 actúa como inhibidor, a menor concentración actúa comodispersante.

LIGNEX.- Es un dispersante, reductor de filtrado, reductor de viscosidad y emulsionante.Se utiliza combinado con el Supercaltex para controlar las contaminaciones y resistir altas temperaturas y altas presiones.Cantidad a utilizar: de 5 a 25 kg./m3

NOTA 2: Estos dos materiales dispersantes son utilizados en fluidos bentoníticos que se convierten en fluidoscromolignosulfonatos emulsionados (CLSE)

1.4. Precipitantes del Ion Calcio

Sirven como su nombre lo indica para precipitar o anular la acción del Calcio contenido en el fluido.Son tres los que principalmente se usan y se presentan comercialmente como polvo blanco.

CARBONATO DE SODIO.- Se agrega para precipitar el calcio que pueda existir. También se conoce como Soda Ash o CenizaLigera.Cantidad a utilizar: de 1 a 5 kg./m3

BICARBONATO DE SODIO.- Se agrega para tratar el calcio en fluidos de alto pH.Cantidad a utilizar: de 3 a 5 kg./m3

PIROFOSFATO ACIDO DE SODIO.- Este precipitante del Ion calcio, por ser más ácido que el anterior, se utiliza para reducirel pH cuando se requiere. También es reductor de viscosidad y de gelatinosidad.

1.5. Alcalinizantes

Se emplean para alcalinizar, es decir, para aumentar el pH de algunos fluidos base agua, (recuerda emplear la escala 1-14 paramedir el potencial hidrógeno descrito en el capítulo II)El principal alcalinízate que se usa en el campo es:

SOSA CÁUSTICA.- (Hidróxido de sodio). Es un producto químico cuya presentación es en esferas chicas decolor blanco, escamas o en estado líquido.Se emplea en fluidos base agua para aumentar el pH. También para solubilizar algunos dispersantes ycontrarrestar la acción corrosiva en las salmueras.Cantidad a utilizar: de 2 a 5 kg/m3







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1.6. Antiespumantes

Son productos químicos cuyo efecto es abatir o eliminar la espuma que se produce en la composición, preparación y uso dealgunos fluidos de control.Los principales antiespumantes de uso común son:

Aceite Nacional Soluble Núm. 4. Se utiliza para abatir la espuma que se genera en la preparación de salmuerascon polímeros. Se recomienda agregarlo o mezclarlo al fluido esparciéndolo en la superficie de las presas ymantener la agitación.Cantidad a usar: de 3 a 6 lt/m3

Productos IMP-01 e IMP-AE-02. Son compuestos químicos líquidos -estearatos de aluminio- dispersos endiesel que sirven para eliminar la espuma en algunos fluidos de control.Cantidad a usar: de 6 a 12 lt/m3.Diesel. Se utiliza en proporción de 2 a 4 lt./m3 por que en mayor cantidad disminuirá la densidad al fluido.

1.7. Inhibidores de Corrosión

Son sustancias que al agregarse a los fluidos, sirven para contrarrestar o abatir la corrosión que éstos pudieran provocar entuberías o partes del equipo.

Los que utilizan son:

Producto Magco A-101Cal Hidratada

Inhibidores de Ironite SpongeCorrosión Quimo-Sec

Dicromato de Sodio

Veamos a continuación las características de cada uno de ellosPRODUCTOS MAGCO A-101.Es un producto químico líquido elaborado especialmente para inhibir lacorrosión de las salmueras. Cantidad: de 4 a 10 lt/m3

CAL HIDRATADA. Se emplea también en las salmueras para neutralizar la acidez que provoca corrosión.Cantidad: de 1 a 4 kg./m3

IRONITE SPONGE. Producto químico en polvo, de color negro. Se utiliza como agente “secuestrante” del gassulfhídrico productor de corrosión.Cantidad: de 8 a 15 kg./m3

QUIMO-SEC. Es un material semejante al anterior, pero se usa en concentraciones mayores por tener un menorpoder secuestrante.Cantidad: de 10 a 20 kg./m3

DICROMATO DE SODIO. Además de inhibidor actúa como un estabilizador de arcillas a alta temperatura,evitando la gelificación. Manéjese con cuidado por ser tóxico.Cantidad: de 0.5 a 2 kg./m3

1.8. Emulsificantes

Son sustancias químicas cuya función es permitir o facilitar la dispersión de un líquido en el otro. Uno de ellos se conforma englóbulos que se dispersan y quedan suspendidos en el otro sin permitir que las fases se separen.Si quieres hacer y observar una emulsión, en una botella con agua, pon unas gotas de aceite o viceversa; y agítala violentamente.Observa a contraluz los glóbulos esparcidos. Eso es una emulsión.Tres son los emulsificantes de uso común: Drilex, Drilox y Nalcomex NFRO-70







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DRILEX. Producto químico líquido de color oscuro, soluble en aceite. Es útil para la preparación de fluidos deemulsión inversa. Cantidad: de 20 a 35 lt/m3

DRILOX. Polvo blanco fino que es usado en combinación con el Drilex mejorando las propiedades de filtracióny suspensión en los fluidos de emulsión inversa.NALCOMEX NFRO-70. Producto químico líquido, que además de emulsificante sirve como espumante. Seemplea en fluidos de baja densidad. Cantidad: de 10 a 25 lt/m3







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2. PREPARACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS FLUIDOS DE CONTROL.

Vas a iniciar el estudio de la parte más importante de este capitulo, que te será de suma utilidad práctica en tu trabajo diario. Túdesempeñas un papel importante en la preparación y mantenimiento de los fluidos de control y tus compañeros esperan que lodesempeñes eficientemente.

Estudiaremos los principales fluidos de control de uso común en el campo.

Fluidos bentoníticos. Fluidos bentoníticos densificados. Fluido Ben-Pol-At. Fluidos bentonítico cromolignosulfonato emulsionado. Salmueras con cloruro de sodio, cloruro de calcio, con polímeros y densificantes. Fluidos de emulsión inversa. Fluidos de baja densidad.

Al hablar de las proporciones de algunos componentes, encontrarás que algunas son permanentes y otras dependerán de ladensidad, viscosidad, gelatinosidad y pH que se pretenda dar al fluido. Las proporciones convencionales de los materiales hansido señaladas al describir estos materiales y es conveniente tenerlo en cuenta.

2.1. Cálculo de Pesos y Mezclas

Los fluidos de control se preparan con materiales que impartirán propiedades como densidad, viscosidad, y gelatinosidad(Tixotropía). La cantidad de material coloidal (arcilla) dependerá de las propiedades de viscosidad que se deseen obtener, pero lacantidad de material densificante y el volumen de agua necesaria en las presas deben calcularse antes de empezar la mezcla, paraobtener el volumen total del fluido con la densidad deseada y evitar que las presas se rebosen por exceso de volumen.

EJEMPLO:Al preparar un fluido de control bentonítico, se mezcla una suspensión básica del 7 % en peso de bentonita en agua antes deagregar material densificante. ¿Cuál será la densidad de esta suspensión?

SOLUCIÓN. Resolvemos el problema tomando como base 1000 kg de material total.Peso Total

Densidad =Volumen Total

Peso de Bentonita + Peso del Agua=

Volumen de Bentonita + Volumen de Agua

Peso de Bentonita + Peso del Agua=

Peso de Bentonita + Peso del Agua

Densidad de Bentonita Densidad de Agua

70 kg Bentonita + 930 kg. Agua 1000 kg.

= ρ = = 1.04 kg/lt70 kg Bentonita + 930 kg. Agua 28 lt + 90 lt

2.5 kg /lt 1 Kg. / lt







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Al hablar de las proporciones de los materiales que se agregan al fluido de control, algunas son permanentes y otras dependeránde la densidad como se describió anteriormente; los productos químicos que se usan para el tratamiento del fluido se agregan encantidades relativamente pequeñas de tal manera que no necesitan ser considerados su peso y volumen para los cálculos demezclas.

2.2. Fluidos Bentoníticos

COMPONENTES Y PROPORCIONES

Agua Dulce 930 lt/m3

Bentonita 70 kg./m3

Con estas proporciones se obtienen densidades de 1.04 gr./cm3 y viscosidad de 45 a 50 segundos Marsh.

Con estas proporciones usted puede calcular cualquier volumen, únicamente multiplicándolas por los metros cúbicosdeseados.

EJEMPLOS Preparar 20 m3 de fluido bentonítico con una proporción de 70 kg./m3 de Bentonita.

CALCULOSAgua Necesaria 930 lt/m3 x 20 m3 = 18,600 lt.Bentonita 70 kg./m3 x 20 m3 = 1,400 kg.

Procedimientos de Preparación

a. Ponga en las presas metálicas el volumen de aguab. Agregar la Bentonita por el embudo mezclador (un saco por cada dos o cinco minutos) manteniendo la agitación

con las pistolas aéreas y de fondo hasta homogeneizar la mezcla evitando así la formación de grumos.

Importante.- En ocasiones no se logrará obtener la densidad de 1.04 gr/cm3 y la viscosidad de 50 segundos Marsh, debido a lacalidad del material empleado. No agregue más arcilla (Bentonita) de la calculada, ya que puede generar valores altos deviscosidad y gelatinosidad.

Mantenimiento.

a. Al efectuar desarenamientos o moliendas de fierro, se recomienda vigilar la limpieza de la malla en el vibrador,para que los recortes no vuelvan a recircularse.

b. Para la molienda de cemento es recomendable tratar el fluido antes de iniciar la operación. Los materiales poragregar son: Supercaltex, Lignex y Bicarbonato de Sodio en las concentraciones convencionales de cadamaterial.

c. Cuando se tenga el fluido contaminado con gas y aceite, es mejor preparar un fluido nuevo, ya que el gasdisperso en el fluido al liberarse por pistoleo, mantendrá constante un punto de explosión en el sistemacirculatorio; o bien, pase el fluido a través de un desgasificador si es que se tiene.







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2.3. Fluidos bentoníticos Densificados

Se utilizan en las operaciones de algunos pozos de terminación, cuando después de perforarse, quedó lleno el pozo con este tipode fluido. Las densidades fluctúan de 1.5 a 1.50gr./cm3

COMPONENTES y PROPORCIONES

Agua Dulce 930 lt/m3

Bentonita 70 kg/m3

Barita 150 kg./m3 para aumentar la densidad un décimo degramo por cm3 (0.1gr/cm3 )

EJEMPLOPreparar un volumen de 40 m3 de fluido bentonítico densificado de 1.20 gr/cm3 y viscosidad de 45 segundos, con una proporciónde 70 kg./m3 de arcilla..

CALCULOSAgua Necesaria 930 lt/m3 x 40 m3 = 37,200 ltBentonita 70 kg/m3. x 40 m3 = 2,800 kg

El fluido bentonítico así obtenido, tiene una densidad de 1.04 gr./ cm3 y se pretende densificarlo con la barita hasta 1.20 gr./cm3.Para aumentar un décimo (0.10) a 1 m3 de fluido se requieren 150 Kg. de barita; para aumentar 0.16 gr./ cm3 (de 1.04 a 1.20 gr./cm3) se requerirá:

0.16 gr/cm3 x 150 kg./ m3

Barita = = 240 kg./ m3 Total de la Barita: 240 kg/m3 x 40 m3 = 9,600 kg.0.1 gr./ cm3

Procedimiento de Preparación

a. Poner en las presas metálicas el volumen de agua necesario (agregue sosa cáustica para ajustar el pH a 9.5)b. Agregar la Bentonita por el embudo manteniendo agitación con las pistolas aéreas y de fondo, cuidando que no

se formen grumos.c. Adicionar la Barita sin quitar la agitación hasta obtener el peso y viscosidad deseada. Al incorporar sólidos o

material densificante será necesario agregar dispersantes como el Lignex y Supercaltex para mantener unabuena viscosidad en el fluido.

Mantenimiento

a) No utilizar este fluido original en pozos profundos sin antes tratarse. De otra manera la temperatura deshidratará suscomponentes formando geles rígidos.

b) En operaciones de limpieza o moliendas, se recomienda eliminar los recortes por la malla del vibrador y a través delcolector magnético.

c) Cuando se rebaje cemento, el fluido deberá pretratarse con Supercaltex, Ligmex, Bicarbonato de Sodio y sosacáustica, para evitar la gelificación de los materiales en suspensión.

d) Al contaminarse con gas y aceite, si no existe peligro para el equipo, tratar al fluido con materiales dispersantes yagitación continua para eliminar el gas, o pasar el fluido a través del desgasificador si es que se tiene.







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2.4. Fluidos Bentonita – Polímero - Alta Temperatura (Ben-Pol-Al)

El fluido bentonita-polímero- alta temperatura se utiliza principalmente en pozos profundos que manejan altas temperaturas defondo ( de 160 a 190º C.). Se densifica con barita hasta 1.80 gr./cm3 preparando la formulación siguiente: (si se desea obtenermayor densidad, agregue de 36 a 40 kg. de arcilla y compense el gel con adiciones controladas del polímero).


Agua 1000 lt/ m3

Sosa cáustica 1 a 5 kg./ m3

Bentonita 30 kg/ m3

Politex- HT 10 kg./ m3

Kelzan- XCD 1 kg./ m3

La reología desarrollada por el fluido de control con la formulación anterior es la siguiente:

Densidad 1.01 gr./cm3

Viscosidad Marsh 36 seg.Temperatura AmbienteViscosidad Aparente 18.5 cpViscosidad Plástica 13 cpPunto Cedente 11 lb./ 100 pie2

Gel 0/10 min 2/5 lb/100 pie2

Filtrado (agua) 6.4 mlEnjarre 0.1 mmpH 8


a) Almacene en las presas metálicas el volumen de agua calculado.b) Ajuste el pH a 9, agregando la cantidad de sosa cáustica calculada.c) Agregue por el embudo mezclador la cantidad de bentonita calculada, mantenimiento constante la agitación con las

pistolas aéreas y de fondo para evitar la formación de grumos.d) Agregue por el embudo mezclador el Politex, manteniendo la agitación.e) Agregue por el embudo mezclador la cantidad calculada de Kalzan – XCD, manteniendo la agitación.f) Densifique el fluido con barita, agregando la cantidad calculada para la densidad requerida.

Mantenimiento

a) Durante la preparación del fluido verifique que la concentración de arcilla no rebase la recomendada (30 kg./m3 )b) Al moler cemento, calcule antes la cantidad por moler y el pretratamiento de acuerdo a lo siguiente: 6 kg./m3 de

bicarbonato de sodio neutralizan la contaminación de 11 kg./ m3 de cemento, por lo tanto, 1 kg/m3 de bicarbonato desodio neutralizará la contaminación generada por 1.83 kg/m3 de cemento.

c) En los equipos petroleros es el inspector Técnico de Fluidos (ITF) quien debe supervisar el sistema del fluido confrecuencia, para evitar que la estabilidad de sus condiciones reológicas se alteren.







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2.5. Fluido Bentonitico Cromolignosulfonato Emulsionado


Agua Dulce

Sosa Cáustica

Bentonita

Lignex

Supercaltex

Diesel

Barita

EJEMPLO

Preparar un volumen de 90 m3 de fluido bentonítico cromolignosulfonato emulsionado con densidad de 1.50 gr./cm3 y viscosidadde 50 segundos.

CÁLCULOS (conforme a la tabla 1) (Imagen figs. tablas 1 y 2)Agua Necesaria 743.01 lt x 90 = 66,870.90 lt

Sosa Cáustica 5 kg . x 90 = 450 kg.

Bentonita 64.05 kg. x 90 = 5, 764.50 kg.

Lignex 5 kg. x 90 = 450 kg.

Supercaltex 10 kg. x 90 = 900 kg.

Diesel 85.40 lt x 90 = 7,686 lt

Barita 620.33 kg x 90 = 55,829.70 kg

Las proporciones a utilizar de estos materiales debenconsultarse en la tabla 1, ya que las cantidades varíanconforme a la densidad y viscosidad que se pretende daral fluido.En la tabla aparecen las cantidades por m3 a preparar.







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a) Poner en las presas metálicas el volumen de agua necesaria.b) Agregar la mitad del valor calculado de sosa cáustica, agitando constantemente.c) Adicionar la bentonita por el embudo, manteniendo la agitación y el Lignex y Supercaltex en la cantidades

necesarias.d) Agregar el diesel agitando constantemente hasta emulsionarlo perfectamente.e) Densificar el fluido con barita y agregar el resto de la sosa cáustica, Lignex y Supercaltex conforme se vaya

requiriendo, hasta lograr la densidad y viscosidad deseada.

Mantenimiento

a) Cuando se contamina al rebajar cemento, eliminarse el calcio con carbonato o bicarbonato de sodio en la proporciónconvencional

b) Cuando se contamina con agua salada, si no rebasa de 10,000 ppm baje el filtrado con bentonita y agua dulce y encaso de que el agua salada tenga calcio, elimínelo agregando carbonato o bicarbonato de sodio.

c) Si se contamina el fluido con gas, elimínese por agitación, siempre que las condiciones de seguridad del equipo y elpozo lo permitan, o pase el fluido a través del desgasificador si es que se tiene.

2.6. Espumas

En nuestras áreas de trabajo, la mayor aplicación de las espumas es utilizarla como fluido de limpieza debido a su baja densidad;el peso que ejerce la columna hidrostática es mínima, lo cual es aprovechado para permitir el paso de los fluidos de la formación yasí efectuar una circulación desde el fondo del pozo. También se utiliza como fluido de control en pozos depresionados y comofluido fracturante en operaciones de tratamiento.

Este fluido se prepara con agua, gas y un agente espumante en proporción al volumen que se requiera. La espuma al hacercontacto con la formación produce daños mínimos y no se contamina con el gas, aceite o agua salada. Para su preparación ybombeo se cuenta con el equipo especial llamado Unidad Generadora de Espuma, operado por personal calificado en el área deServicios a Pozos.

2.7. Salmueras con Cloruro de Sodio


Agua Dulce

Cloruro de Sodio

Inhibidores de Corrosión 10 a 15 lt/ m3

En su efecto Sosa Cáustica 1 kg. / m3

Cal Viva 1 kg./ m3

Las proporciones varían conforme a la densidadque se pretende dar al fluido.Ver tabla 3







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NOTA: Para preparar este fluido se emplea agua dulce y sal en grano o fina, sin embargo, en algunas áreas del sistema, este fluidolo proporcionan diferentes plantas deshidratadoras con densidades variables, siendo necesario en algunos casos aumentar ladensidad y en otras disminuirla. En el área marina se utiliza agua de mar.

EJEMPLOPreparar un volumen de 20 m3 de salmuera sódica con densidad de 1.15 gr./cm3

CALCULOS: (Conforme a la tabla 3)Se requieren 893 lt de agua y 231 Kg. de Cloruro de Sodio para preparar 1 m3 , con densidad de 1.15 gr./cm3

ENTONCES:

Agua Necesaria 893 lt x 20 = 17,860 ltCloruro de Sodio 231 kg. x 20 = 4,620 Kg.Inhibidores de Corrosión 12 lt x 20 = 240 lt

en su defectoSosa Caústica 1 kg. x 20 = 20 Kg.

Cal Viva 1 kg. x 20 = 20 Kg.


a. Poner en la presa metálica el volumen de agua necesariab. Agregar la sal en grano por el embudo, manteniendo agitación con las pistolas hasta alcanzar la densidad requeridac. Agregar, posteriormente, de 4 a 15 lt/m3 de inhibidores de corrosión. Si no se cuenta con este producto podrá agregarse

sosa cáustica o cal viva en proporción de 1 Kg./m3







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Mantenimiento

a. Verificar que la densidad del fluido sea la adecuada, si esta disminuye, agregar sal fina o en grano, en la proporción quese requiera

b. Cuando se preparen salmueras con densidad de 1.19 gr./cm3, no deberá agregarse más cloruro de sodio que el calculado,pues el exceso se precipitará al fondo de las presas por sobrepasar el máximo grado de saturación.

2.8. Salmueras con Cloruro de Calcio


Agua DulceCloruro de CalcioInhibidor de Corrosión

NOTA: La presentación de cloruro de calcio es de estado sólido, pero también viene en solución líquida saturada. En esta últimapresentación, las cantidades de agua requeridas para cada densidad se calculan con una fórmula específica como se verá en elsegundo ejemplo.

EJEMPLO 1

Preparar un volumen de 20 m3 de salmuera de calcio con densidad de 1.29 gr./cm3. Utilizando cloruro de calcio en estado sólido

CALCULOS (conforme a la tabla 4) para 94-97 % de pureza.

Se requieren 893 lt de agua y 405 Kg. de cloruro de calcio para preparar 1 m3 con densidad de 1.29 gr./ cm3 .

Entonces:

Agua Necesaria 893 lt x 20 = 17, 860 ltCloruro de Calcio 405 Kg. x 20 = 8,100 Kg.Inhibidor de Corrosión 6 lt x 20 = 120 lt

Las proporciones varían conforme a la densidadque se pretende dar al fluido. Ver tabla 4De 4 a 15 lt/ m3







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EJEMPLO 2

¿Qué volumen de agua tendría que agregar a 1 m3 de solución líquida saturada de cloruro de calcio, cuya densidad es de 1.39gr./cm3 para recudirla a una densidad de 1.16 gr./cm3 ?

CALCULOSPara calcular la cantidad de agua requerida para cada densidad, se utiliza la fórmula siguiente:

Donde:V a = Volumen del agua por agregar en litros P o - P f

P o = Densidad original en gr/cm3

P f = Densidad final en gr/ cm3 V a = V o

P a = Densidad del agua (1.00 gr/cm3) ( P f - P a )V o = Volumen original en lt.

Aplicando la fórmula a nuestro ejemplo y sustituyendo valores, se tiene:1.39 - 1.16

V a = x 1,0001.16 – 1.00







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0.23V a = x 1,000

0.16

V a = 1.4375 x 1,000

V a = 1437.5 lt = 1.4375 m3

Lo cual quiere decir que a 1 m3 ( 1,000 lt) de solución líquida saturada de cloruro de calcio con densidad de 1.39 gr./cm3 se ledeben agregar 1,437 lt de agua dulce para reducirla a una densidad de 1.16 gr./cm3

Procedimiento de Preparacióna. Almacene en las presas metálicas la cantidad necesaria de aguab. Agregar por el embudo el cloruro de calcio, dosificándolo y manteniendo agitación constante hasta lograr la densidad

que se pretenda.c. Agregar finalmente la cantidad convencional de inhibidor de corrosión.

Precauciones Durante su preparación es necesario tener especial cuidado, pues este material eleva su temperatura al contacto con el

agua, y esto puede afectar los sentidos de la vista y el olfato del personal que lo maneja. En el manejo del material es necesario evitar el contacto directo de éste con la piel, ropa y calzado Cuando se utilice salmuera sódica con densidad de 1.07, 1.06, 1.15 gr./ cm3 etc. Y se necesite generar mayor volumen

partiendo de una salmuera cálcica de mayor densidad (1.28 a 1.29 gr./cm3 ) Antes de agregar el volumen de salmueracálcica requerida DILUIRLA con agua dulce a la densidad que se este manejando en el pozo para evitar la precipitacióndel cloruro de sodio.

Mantenimientoa. Verifique siempre la densidad del fluido y si ésta disminuyó, adicionar cloruro de calcio en la cantidad que se requiere.b. Al preparar una combinación de salmueras sódicas con cálcicas, se utiliza primero la salmuera sódica hasta una densidad

de 1.03 gr./cm3 y después se adiciona el cloruro de calcio para lograr la densidad programada.c. La tabla 5 muestra las cantidades requeridas para preparar un m3 de salmuera combinada.







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2.9 Salmueras con Polímeros y Carbonato de Calcio

Las salmueras se utilizan como fluidos de control: sin embargo, para efectuar operaciones de moliendas, es necesario agregarpolímeros para impartir viscosidad y gelatinosidad y un densificante para incrementar la densidad.


Agua DulceAntiespumanteInhibidor de CorrosiónCloruro de sodioKelzan – XCDCarbonato de CalcioBicarbonato de Sodio

EJEMPLOPreparar un volumen de 30 m3 de salmuera con polímeros y carbonato de calcio, con una densidad de 1.40 gr./cm3

CALCULOS (conforme a la Tabla 6)Se obtienen los siguientes datos:

Agua Necesaria 768 lt x 30 = 23,040 ltAntiespumante 4 lt x 30 = 120 lt(IMP-AE-1)Inhibidor de Corrosión 10 lt x 30 = 300 ltCloruro de Sodio 197 lt x 30 = 5,880 kg.Kelzan- XCD 2.25 lt x 30 = 67.5 kg.Politex- HT 16 kg x 30 = 480 kg.Carbonato de Calcio 435 kg x 30 = 13, 050 kgCarbonato de Sodio 5 kg x 30 = 150 kg.

Las proporciones de algunos de estos materiales varíanconforme a la densidad que se pretende dar al fluido y las deotros permanecen constantes.

Véase la Tabla 6 donde se muestran estas cantidades







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Recomendaciones

1. Mantenga una viscosidad no menor de 50 segundos2. Al pesarlo asegúrese que el fluido esté libre de espuma3. Utilice los materiales en la cantidad y forma indicada4. Proteja los materiales y evite desperdicios, ya que son de costo elevado5. Evite hasta donde sea posible el derramamiento y desperdicio del fluido preparado.6. Mantenga las pistolas superficiales sumergidas y el embudo cerrado si no lo utiliza, con esto se evita la creación de

espuma.


a. Poner en la presa el volumen de agua necesariab. Agregar el antiespumante y el inhibidor de corrosión agitando hasta que se incorpore al aguac. Adicionar la sal en grano ( cloruro de sodio) por el embudo manteniendo la agitaciónd. Agregar los dos polímeros Kelzan- XCD, politex- HT lentamente para evitar que se formen grumos.e. Adicionar el carbonato de calcio por el embudof. Finalmente, agregar el bicarbonato de sodio y determine las características del fluido.

Mantenimiento

a. Mantener la viscosidad no menor de 38 segundos Marsh. Si disminuye es necesario agregar polímeros en la proporciónnecesaria para aumentarla hasta lograr la viscosidad deseada.

b. Verificar la densidad que se tenga en el sistema de circulación. Asegurarse siempre, antes de determinar la densidad, queel fluido esté libre de espuma.

c. Proteger los materiales para evitar desperdicios ya que éstos son de elevado costo.d. Si no se utiliza el embudo, cerrar la válvula correspondiente y mantener bien sumergidas las pistolas superficiales para

evitar la creación de espuma.







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2.10. Fluidos de Emulsión Inversa

Estos fluidos pueden también densificarse con carbonato de calcio, para evitar daños a la formación por invasión de sólidos. Elrango de densidades que se alcanzan es de 0.92 a 2.20gr./cm3


Diesel Agua Dulce Cloruro de Sodio o de Calcio Drilex Drilox Barita o Carbonato de Calcio

EJEMPLO

Preparar un volumen de 40 m3 de fluido emulsión inversa con densidad de 1.90 gr./cm3 .

CALCULOS (Conforme a la Tabla 8)Se obtendrán las siguientes cantidades.

Diesel 450 lt x 40 = 18,000 ltAgua Dulce 209 lt x 40 = 8,360 ltCloruro de Sodio 10 kg. x 40 = 400 kg.Drilex 32 lt x 40 = 1,280 ltDrilox 30 kg. x 40 = 1,200 kg.Barita 1,273 kg. x 40 = 50,920 kg.

Las proporciones a combinar de estosmateriales varían según el valor de ladensidad que se pretenda dar al fluido.

Consulte la Tabla 8







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Procedimientos de Preparación

a. Poner en las presas metálicas el volumen del diesel necesariob. Agregar el drilex, agitando vigorosamente hasta homogeneizar la soluciónc. Estimar una tercera parte del agua calculada y agregarla manteniendo buena agitación.d. Adicionar por el embudo el drilox y el cloruro de sodio.e. Agregar el volumen de agua restante (las otras dos terceras partes)f. Adicionar la barita por el embudo, agitando la preparación por lo menos 30 minutos más, y determinar las características

del fluido.Mantenimiento

a. Verificar constantemente las propiedades de este fluido, con el fin de mantener la relación aceite/agua en la proporciónrequerida, ya que esta relación es el factor básico para la estabilidad de todo el volumen preparado.

b. Si se requiere reducir la viscosidad se agregará diesel. Si se necesita aumentar se añadirá agua salada. En ambos casosserá necesario adicionar las cantidades correspondientes de drilex y drilox, con el fin de mantener la relación aceite/aguaindispensable y necesaria.

c. Si se quiere aumentar la densidad de este tipo de fluido, se agregará barita conforme a la tabla 9. en este caso seránecesario aumentar también la relación aceite/agua, conforme a la nueva densidad. Y adicionar diesel, agua salada,drilex y drilox en las proporciones correspondientes para evitar valores de viscosidad demasiado altos.

d. Si se requiere disminuir la densidad, calcúlese las cantidades de diesel, agua salada, drilex y drilox conforme a la tabla yagréguese al volumen del fluido que se tenga preparado.

e. Este fluido requiere de un sistema cerrado, ya que se degrada al contacto con el agua dulce.







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2.11. Fluidos de Baja Densidad

En la preparación y conservación de estos fluidos es necesario mantener relaciones de aceite/agua de 90/10 como máximo y de70/30 como mínimo. Su aplicación está condicionada a pozos o áreas depresionadas, pues actúa como fluido de control y delimpieza.


Agua dulce 300 lt/m3

AQ-3001 (nonil-fenol-etoxilado) 20 lt/m3

Diesel 700 lt/m3

Carbonato de Calcio 25 kg./m3

Este material actúa como control de filtrado.Proporciona densidades de 0.81 a 0.92 gr./cm3

EJEMPLO

Preparar 12 m3 de un fluido baja densidad de 0.81 gr./cm3;

Agua dulce 300 lt x 12 = 3,600 ltAQ-3001 (nonil-fenol-etoxilado) 20 lt x 12 = 240 ltDiesel 700 lt x 12 = 8,400 ltCarbonato de Calcio 25 kg. x 12 = 300 kg.

Procedimiento de Preparacióna. Poner en la presa el volumen de agua necesariob. Adicionar el emulsificante (AQ-3001) agitando vigorosamente hasta formar bastante espuma.c. Agregar el diesel y agitar durante una hora.d. Agregar el carbonato de calcio, agitando todo el volumen preparado durante dos horas.e. Registrar la densidad y viscosidad del fluido.

Mantenimientoa. Mientras no se alteren sus propiedades con fluidos extraños, el mantenimiento que se requiere es mínimob. Para aumentar la viscosidad, agregar diesel en la cantidad necesaria manteniendo siempre la relación de aceite/agua

dentro de sus límites, sin olvidar añadir el emulsificante para mantener la estabilidad de la emulsión en función delvolumen agregado.

c. Para disminuir la viscosidad, agregar agua dulce cuidando de mantener la relación aceite/agua dentro de sus límites,agregue el emulsificante para sostener la estabilidad de la emulsión en función del volumen agregado.

d. En la separación de fases, añada emulsificante de 0.25 a 0.50 lt/m3 como tratamiento para homogeneizar las fases.

Precauciones Especialesa. Antes de bombear este fluido al pozo, será necesario regresar los fluidos originales a la formación y sólo entonces,

establecer la circulación. En caso de no hacerse así, bombear antes un colchón (bache) de agua dulce o diesel, paraseparar los fluidos del pozo durante la circulación.

b. Por ningún motivo se empleará sosa cáustica o sal en grano en este tipo de fluido durante su preparación.







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RECOMENDACIONES GENERALES SOBRE LOS FLUIDOS DE CONTROL

a. Verificar constantemente las propiedades de los fluidosb. Deberá restringirse el uso de materiales sólidos que provoquen un efecto de tapón permanente en los yacimientos

productoresc. Deberá incrementarse la utilización de las salmueras, por su compatibilidad con los fluidos de las formaciones

productores y por no contener materiales sólidos en suspensiónd. Incrementar también la preparación de fluidos de baja densidad para utilizarlos en pozos depresionados que permitan su

uso.e. Es recomendable continuar haciendo la preparación de salmueras y fluidos de baja densidad en las plantas que se tienen

en los distritos de explotación, y solo efectuar el mantenimiento en los pozos, para lograr así mayor rendimiento de losmateriales que los componen, ya que son de elevado costo.

f. Es recomendable la recuperación de las salmueras y fluidos de baja densidad y su traslado correspondiente después decada intervención.

RESUMEN- CONCLUSIÓN

En este capitulo ha conocido por su nombre los materiales de mayor uso en la preparación de los fluidos de control. Ha aprendidotambién a clasificarlos en 8 grupos, conforme al principal efecto que producen al incorporarse a los fluidos; viscosificantes,densificantes, dispersantes, precipitantes de Ion calcio, alcalinizantes, antiespumantes, inhibidores de corrosión y emulsificantes.Existen también otros materiales; pero si se familiariza con los aquí estudiados, le será fácil conocer los otros por su similitud conéstos.De forma semejante conoció los componentes que se requieren y sus proporciones, así como el procedimiento para preparar losprincipales fluidos de control que se utilizan en la reparación y terminación de pozos: bentoníticos, bentoníticos densificados,Ben-Pol-At, bentoníticos cromolignosulfonatos, salmueras con cloruro de sodio, salmueras con cloruro de calcio, salmueras conpolímeros y carbonato de calcio, de emulsión inversa y de baja densidad.Le será muy útil en su trabajo familiarizarse con cada uno de ellos, repasándolos una y otra vez hasta conservarlos sin que pierdansus propiedades.

No olvide la útil formula que usted aprendió para conocer la cantidad de agua que debe añadir a una solución líquida saturada decloruro de calcio para reducirla a la densidad deseada:

P o - P f

V a = V o F v( P f - P a )

Para reafirmar sus conocimientos no deje de contestar los siguientes ejercicios de autoevaluación, ya que estos le servirán siemprepara confirmar lo aprendido y para detectar aquellas áreas que debe repasar nuevamente.







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EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN

INSTRUCCIONES.- Clasifique colocando en el paréntesis el número correspondiente al grupo a que pertenezca el material.

( ) Drilox ( ) Polímero-HT1. Viscosificante ( ) Cal Hidratada ( ) Sosa Cáustica

( ) Barita ( ) Aceite Nacional Soluble Num. 4( ) Drilex ( ) Vistex

2. Densificante ( ) Bentonita ( ) Pirofosfato Acido de Sodio( ) Ironite Sponge

3. Dispersante ( ) Supercaltex( ) Productos IMP-AE-01

4. Precipitante de Ion Calcio ( ) Cloruro de Calcio( ) AQ-3001

5. Alcalinizante ( ) Atapulguita( ) Bicarbonato de Sodio

6. Antiespumante ( ) Cloruro de Sodio( ) Quimo – Sec

7. Inhibidor de Corrosión ( ) Carbonato de Calcio( ) Politex- HT

8. Emulsificante ( ) Lignex

INSTRUCCIONES.- Utilizando las tablas correspondientes, resuelva los siguientes problemas.

1. Obtenga las cantidades de los materiales componentes que se requieren para preparar 25m3 de fluido bentoníticocromolignosulfonato emulsionado (CLSE) con densidad de 1.30gr./cm3 y viscosidad de 50 segundos aplicando la tabla 1

2. Obtenga las cantidades de los materiales componentes que se requieren para preparar 50 m3 de salmuera con polímeros ycarbonato de calcio, con densidad de 1.30 gr./cm3 aplicando la tabla 6.

3. Recuerde y escriba las 5 recomendaciones para el correcto mantenimiento del fluido de emulsión inversa.







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CAPITULO VI

PROCEDIMIENTOS PARA EFECTUAR PRUEBAS DE CAMPO

OBJETIVO

Después del estudio de esta unidad, usted:

Identificará los instrumentos de medición utilizados en el campo y las características de los mismos Determinará las propiedades de los fluidos de control, utilizando correctamente los instrumentos de medición.

INTRODUCCIÓN

El presente capítulo le será de suma utilidad en el campo. Su trabajo de Ayudante de Producción Chango exige que usted sea unexperto para efectuar pruebas de campo y determinar así las propiedades de los fluidos de control: Densidad, Viscosidad,Gelatinosidad y pH.El conocer las propiedades concretas de los fluidos, es requisito indispensable para mantener en óptimas condiciones los fluidosde control. Y esto será posible, sólo si usted es capaz de manejar correctamente los instrumentos que para el efecto se utilizan enel campo.En este capítulo se describen las características de ellos, su calibración en los que es necesaria y los procedimientos para efectuarlas pruebas. En esta explicación, que será reforzada con las prácticas a realizar con el instructor, es del todo necesario que no sequede con ninguna duda. Pregunte cuando sea necesario. La mejor satisfacción del instructor es lograr ayudarlo a convertirse enexperto.







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1. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD

La balanza es el instrumento que se emplea para determinar la densidad de los fluidos de control

1.1 Descripción de la Balanza

Consta de una base de soporte en la cual descansa un brazo graduado con una copa y su tapa con orificio de purga, un filo decuchilla, nivel, un pilón corredizo y un contrapeso.

El brazo graduado tiene cuatro escalas:En una cara.

Libras por galón ( lb/gal) en escala del 6 al 24, y se utiliza únicamente para determinar la densidad enel sistema inglés.

Libras por pulgada cuadrada por mil pies (lb/pg2/1000pie), y se utiliza para calcular el gradiente depresión del fluido.

Cara Opuesta Libras por pie cúbico (lb/pie3 ) que también es medida de densidad en el sistema inglés. Gramos por centímetro cúbico (gr./cm3) con rango de 0.72 a 2.88, y se utiliza únicamente para

determinar la densidad en el sistema métrico decimal.

1.2 Calibración de la Balanza

a. Llene la copa con agua adulceb. Coloque la tapa, cuidando se elimine el aire por el orifico de purga.c. Seque la copad. Deslice el pilón corredizo a 1.00 gr./cm3 colocando la arista de cuchilla de la balanza en el punto de apoyo.e. Si el pilón y la copa no se equilibran perfectamente en posición de nivel, quite el tornillo que se encuentra en el

contrapeso del brazo graduado, agregue o retire municiones de la cámara de calibración.Observación.- En ocasiones no es posible lograr así la calibración de la balanza, por ejemplo si el tornillo está atorado, entoncesel agua limpia puede dar una lectura inferior o superior a 1.00 gr./cm3. En este caso se aumenta o disminuye la diferencia a ladensidad que se obtenga al pesar el fluido.

EJEMPLO Inferior a 1.00 gr./cm3. si con el peso del agua la balanza señaló 0.97 gr./cm3 se agregará 0.03 gr./ cm3 al fluido en

cuestión. Si éste marcara una densidad de 1.20 gr./cm3 se dirá que su densidad es de 1.23 gr./cm3

Superior a 1.00 gr./cm3 si con el peso del agua la balanza señalará 1.03 gr./cm3 y el peso del fluido es de 1.20 gr./cm3 serestará 0.03 gr./cm3 y la densidad real sería de 1.17 gr./ cm3.

1.3. Procedimientos para Medir la Densidad

Una vez que la balanza ha sido calibrada correctamente:

a. Llene la copa de la balanza con el fluido de controlb. Coloque la tapa y asiéntela firmemente con lentitud, girándola y asegurándose que el excedente del fluido salga

por el orificio de purga.c. Tape el orificio con un dedo, lave y seque el exterior de la copa y también el brazo graduado si éste se

impregnó.d. Coloque la cuchilla en el punto de apoyo y mueva el pilón corredizo a lo largo del brazo graduado hasta que

queden perfectamente nivelados el pilón y la copa.e. Lea la densidad del fluido en el borde izquierdo del pilón corredizof. Reporte el resultado tomando en cuenta la división más cercana al pilón en gr./cm3 o lb./gal.







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OBSERVACIONES: Si la lectura se efectúa en una balanza que tenga únicamente la escala lb./gal, multiplique éstas por el factorde conversión 0.12 para obtener gr./cm3

Siempre que utilice la balanza, desaloje el fluido de la copa y lávela completamente con todos sus accesorios para evitar eldeterioro de sus partes por la corrosión que causan algunos fluidos.

2. DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD MARSH.

Para determinar la viscosidad en el campo se utiliza el embudo Marsh.

2.1 Descripción del Embudo

En la parte inferior, internamente, tiene un casquillo de bronce o latón con diámetro calibrado de 3/16 pg por 2 pg delongitud.

El diámetro de la parte superior es de 6 pg. Su longitud total es de 12 pg Su capacidad, hasta el ras de la malla, es de 1,500 cm3 (1.5 litros) Cubriendo la mitad de la boca y fija a ¾ pg del borde, tiene una malla con abertura de 1/16 (malla 12)

El complemento del embudo es un pocillo que tiene grabadas en su interior dos escalas de lectura; una con capacidad de 1,000cm3 (1 litro) y la otra con capacidad de 32 onzas.

2.2 Calibración

Coloque el embudo en posición vertical cubriendo el orificio inferior con un dedo, llene su interior con agua limpia hasta el ras dela malla. Retire el dedo y déjela fluir al pocillo graduado. El tiempo de escurrimiento de un litro deberá ser de 25 a 27 segundosen el laboratorio. Y de 28 a 30 segundos en el tiempo.

2.3. Procedimiento para Medir la Viscosidad

a. Coloque el embudo en forma vertical y tape el orificio inferior con un dedo.b. Vierta una muestra de fluido a través de la malla coladora hasta el ras de ésta, esto evitará que pasen recortes a

su interior y puedan obstruir la salida.c. Con el pocillo graduado abajo del embudo, a una distancia aproximada de 4 pg uno de otro, y de tal forma que

se vean las escalas, retire el dedo del orificio.d. Con un cronometro o reloj verifique los segundos que tarda en llenarse el pocillo hasta el valor de 1,000 cm3

(1 litro)e. Reporte en segundos el tiempo que tarda en escurrir un litro de fluido; ese será la medida de su viscosidad en

segundos marsh.







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3. DETERMINACIÓN DE LA GELATINOSIDAD

Para determinar el valor de la gelatinosidad de un fluido se usa el viscosímetro de velocidad variable Fann VG de campo u otrosimilar.

3.1 Descripción del Viscosímetro Fann VG de campo

a. El motor y el rotor están montados en forma rígida y se pueden ajustar a la altura apropiada por medio de tubostelescópicos y un tornillo de ajuste.

b. El viscosímetro opera con corriente directa de doce volts o con un transformador de corriente alterna.c. El montaje del rotor da lectura directa y opera a 600 y 300 rpm (revoluciones por minuto)d. Para tomar lecturas a 600 rpm la perilla de engranajes se oprime hacia abajo (cambio de un engranaje a otro)

solamente cuando el motor esté trabajando.e. Para tomar lecturas a 300 rpm la perilla debe jalarse hasta arriba ( la posición neutral es de lugar intentando

entre las dos posiciones)f. Si se desea agitar la muestra del fluido con alta velocidad, ponga la perilla a velocidad de 600 rpm y apriete el

interruptor de agitación.g. El instrumento tiene en la parte frontal una luz roja de aviso, si enciende vivamente, el motor está operando en

forma apropiada, en caso contrario, indica que el motor opera deficientemente y las lecturas que se tomen seráninexactas. En este caso deberá revirarse el instrumento.

3.2 Procedimiento para la Determinación de la Fuerza de Gelatinosidad.

a. Coloque una muestra de fluido de control recientemente agitada, en el recipiente apropiado.b. Baje la cabeza del rotor hasta que la manga de éste quede sumergida en la marca indicadora.c. Agite a alta velocidad por 20 segundos.d. Cambie el engranaje a neutral y apague el motor. Deje reposar el fluido y tome lecturas a cero segundos y diez

minutos, en cada caso gire la perilla en sentido contrario del reloj.

La deflexión máxima del cuadrante antes de romperse la gelatina, será la fuerza de la gelatinosidad en lb./100 pie2 . Este valor esaproximadamente igual a la fuerza de gel en gramos.

OBSERVACIONES.- Después de efectuada cada prueba, deberá limpiarse y lavarse el instrumento. Hágalo girar después en altavelocidad con el rotor sumergido en agua limpia. Quite la manga del rotor girando suavemente para zafarlo del perno y seque,finalmente, todas las partes en forma completa.







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4.- DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL – HIDROGENO (pH)

Para determinar el pH de un fluido, se utiliza el Papel Hydrion, que ésta impregnado con tinturas de tal naturaleza que el color deellas se transforma, en relación al pH contenido en el medio al que se expone.

4.1 Procedimiento

a. Corte una tira de papel de una longitud aproximada de 5 cm.b. Humedezca la tira con una gota del fluido de control. Nunca es recordable sumergirla completamente.c. Espere aproximadamente un minuto a que el color se estabilice.d. Compare la tira de papel con los colores comparativos de la cajae. Reporte el pH obtenido

NOTA: El pH de un fluido siempre es conveniente determinarlo de una muestra del filtrado del fluido para obtener con mayorexactitud su valor, de lo contrario se puede, “enmascarar” el color y obtener una lectura errónea.

RESUMEN- CONCLUSIÓN

En este capitulo usted aprendió a identificar los instrumentos de medición y a operarlos correctamente. De esta forma, usted yapodrá determinar en el campo los valores de las 4 propiedades fundamentales de los fluidos de control, la viscosidad con elembudo Marsh, la densidad con la balanza, la gelatinosidad con el Viscosímetro Fann VG y el papel Ph.Usted tendrá la oportunidad de realizar prácticas con su instructor, durante ellas, trate de captar todos los detalles y no dude enpreguntar lo que necesite para comprenderlo.

EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN

“Confirme si aprendió”

EJERCICIO

Instrucciones.- Conteste verdadero (V) o falso (F) dentro del paréntesis

a. La balanza para determinar la densidad de los fluidos se calibra con agua dulce con densidad de 1.00 gr./cm3 ( )b. Si no es posible calibrar la balanza y ésta señala con el agua una densidad de 0.97 gr./cm3 , para obtener la

Densidad real del fluido se restaran a la lectura 0.03 gr/cm3 ( )c. Para medir la viscosidad Marsh, es necesario medir cuántos segundos tarda en escurrir todo el contenido

del embudo ( )d. El tiempo de escurrimiento de un litro de agua dulce en el embudo es de 25 a 27 segundos y así se calibra

el embudo ( )e. La luz roja del viscosímetro Fann VG, indica mal funcionamiento y peligro de error en las lecturas. ( )f. Para medir la fuerza de gelatinosidad es necesario agitar el fluido a baja velocidad por 20 segundos ( )







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PARTE 2







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CAPÍTULO TEMA DESCRIPCIÓNI PROPIEDADES REOLÓGICAS DE

LOS FLUIDOS DE CONTROL1 Viscosidad (μ)

2 Viscosidad Aparente (μa)3 Viscosidad Plástica (μp)4 Punto de Cadencia (гo)5 Fuerza de Gelatinosidad (Go)6 Enjarre7 Filtración

II PROCEDIMIENTOS PARAPRUEBAS DE LABORATORIO A

FLUIDOS DE CONTROL

1 Determinación de la ViscosidadAparente (μa)

2 Determinación de la ViscosidadPlástica (μp)

3 Determinación del Punto deCedencia (гo)

4 Determinación de la Fuerza deGelatinosidad (Go)

5 Determinación del Filtrado y elEnjarre a baja presión y bajatemperatura

6 Determinación del Filtrado y elEnjarre a alta presión y altatemperatura

7 Determinación del contenido deArena

8 Determinación del contenido deLíquidos y Sólidos

9 Determinación de laconcentración de IonesHidrógeno (pH)

10 Determinación de la Alcalinidaddel Filtrado

11 Determinación de Cloruros12 Determinación del Calcio







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CAPÍTULO TEMA DESCRIPCIÓNIII AUMENTO O DISMINUCIÓN DE

LA DENSIDAD DE UN FLUIDO DECONTROL

1 Fórmulas para aumentar odisminuir la densidad d eunfluido de control

1.1. Fórmula para aumentar laDensidad

1.2. Fórmula para disminuir laDensidad

2 Fórmulas para calcular el pesode la tubería en el aire y el valordel efecto de flotación

2.1. Fórmula para calcular el peso enel aire

2.2. Fórmula para calcular el efectode flotación

2.3. Fórmula para calcular el peso deuna tubería o sarta de trabajo,sumergida en un fluido decontrol

2.4. Fórmula para conocer el valorque registrará el indicador depeso

2.5. ProblemasIV CONTAMINACIÓN DE LOS

FLUIDOS DE CONTROL YTRATAMIENTOS

1 Pérdida de Fluido

2 Bajo pH3 Alto pH4 Gelificación a Alta Temperatura5 Contaminación con Gas y Aceite6 Contaminación de agua salada

con flujo o presión7 Contaminación de agua salada

sin fluir8 Contaminación al rebajar

cemento







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CAPÍTULO TEMA DESCRIPCIÓNV CÁLCULO DE VOLÚMENES Y

TIEMPOS DE CIRCULACIÓN1 Volúmenes en interiores de

tuberías2 Volúmenes en espacios anulares3 Volumen total del pozo4 Cálculo de volúmenes de

desplazamiento en bombas delodos

5 Cálculo del tiempo de cicloVI HIDRÁULICA DE LOS FLUIDOS 1 Factores que influyen en la

limpieza del pozo1.1. Fases y tipos de flujo

2 Velocidad de asentamiento delos recortes

3 Velocidad en el espacio anular4 Pérdida de presión en el sistema

de circulación4.1. Punto para medir pérdidas de

presión4.2. Cálculo de pérdidas de presión

VII RESPUESTA A LOS EJERCICIOSDE AUTOEVALUACIÓN







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CAPÍTULO I. PROPIEDADES REOLÓGICASDE LOS FLUIDOS DE CONTROL

TEMA 1. Viscosidad (μ)

Las propiedades de flujo de un fluido deben controlarse si pretendemos que se comporten apropiadamente en cadauna de sus funciones. Estas propiedades son en gran parte dependientes de la relación esfuerzo cortante-velocidad decorte. La reología se define como la ciencia que estudia la deformación de los fluidos cuando son sometidos a fuerzasexternas. Recordemos que la viscosidad es la relación que hay entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte de unfluido, misma que puede escribirse de la siguiente forma:

μ (cp)= Ec / Vc

donde:

μ, viscosidadEc, esfuerzo de corteVc, velocidad de corteCp, centipoises

Es esencial que tengas una amplia comprensión de los conceptos anteriores, por lo cual te comento que elESFUERZO DE CORTE y la VELOCIDAD DE CORTE son propiedades que están relacionadas con la deformaciónde la materia y para comprenderlas mejor recurriremos a su unidad de medida, el POISE.

POISEEs la fuerza de 1 Dina aplicada a una placa de un centímetro cuadrado de área y separada uncentímetro de distancia d eotra igual, la cual provoca una velocidad de 1 cm/seg

1 CP (centipoise) = 0.001 Poise

Todos los fluidos tienen un comportamiento definido, llamado patrón de flujo. Si se mide con el viscosímetro develocidad variable (Fann VG) y se grafican los valores obtenidos de esfuerzo de corte, surgen claramente 2 tipos depatrón de flujo:

Fluido No Newtoniano

Fluido Newtoniano







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Este fenómeno se debe a la mínima fuerza necesaria para comenzar el flujo. En los fuidos BEN-POL-AT, emulsionesinversas, pinturas o tintas de imprenta (conocidos como Fluidos No Newtonianos), se produce una línea curva que noinicia en el origen del cuadrante. En estos fluidos se produce este fenómeno, ya que al principio hay que vencer conmayor fuerza la resistencia interna que presenta el fluido al estar en reposo, para cambiar de flujo tapón sólido(parecido a la pasta dental al salir del tubo) a flujo laminar.

TEMA 2. Viscosidad Aparente (μa)Es la viscosidad que tiene un fluido en función de su velocidad de movimiento y se define como:

VISCOSIDAD APARENTEEs la resistencia al flujo de un fluido, causada principalmente por las fuerzas de atracción desus partículas y en menor grado por la fricción creada entre ellas a una determinada velocidadde corte.

TEMPERATURA Y VISCOSIDAD.- la viscosidad de un fluido es afectada por la temperatura. Por ejemplola viscosidad de la miel es más alta que la viscosidad del agua y sometidos ambos fluidos a incrementos detemperatura, la viscosidad más afectada será la de la miel ya que disminuirá su resistencia al flujo (viscosidad)

MEDIDAS DE VISCOSIDAD.- en el campo la medición de la viscosidad aparente p punto de escurrimientose efectúa con el Embudo Marsh. Como recuerdas, su unidad se expresa en segundos Marsh; y éstos indicanel tiempo que tarda en fluir por el embudo un litro del fluido.

En el laboratorio la medición de la viscosidad se realiza con el viscosímetro de velocidad variable (Fann VG), que nosproporciona resultados en centipioses (cp).

TEMA 3. Viscosidad Plástica (μp)Es la medida de la resistencia de flujo debida a la concentración de los sólidos presentes en el fluido, y está en funciónde la forma y tamaño de los mismos.

VISCOSIDAD PLÁSTICAEs la resistencia al flujo originada por la fricción mecánica, generada por el rozamiento yconcentración de los sólidos entre sí y la viscosidad d ela fase líquida que los rodea.

Esta definición nos permite deducir 2 útiles conclusiones: A mayor densidad o concentración de sólidos por volumen, la fricción entre las partículas aumentará

por incrementarse el rozamiento entre ellas; y bajo tales condiciones, la viscosidad plástica, que esuna medida de fricción, se incrementará aumentando también la viscosidad aparente.

Si se disminuye el diámetro o tamaño de las partículas sólidas, también aumentará la viscosidadplástica. (¿Por qué? Porque aumentará el área de superficie de las partículas y esto incrementará elrozamiento y fricción entre ellas).

Siempre que se pretenda reducir la viscosidad plástica, es necesario disminuir la concentración de sólidos por mediode aparatos mecánicos, dilución o sedimentación.Los sólidos que se incorporan a los fluidos de control se clasifican en 2 grupos: Deseables e Indeseables.







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SÓLIDOS DESEABLES.- Ayudan al fluido a desempeñar sus funciones en las operaciones deperforación, terminación o mantenimiento de pozos. Son materiales que se agregan para lograr que elfluido desempeñe eficientemente una función específica. Por ejemplo, la Bentonita se emplea para elcontrol de la viscosidad y la pérdida del filtrado; la Barita y el Carbonato de Calcio sirven paraaumentar la densidad del fluido.

SÓLIDOS INDESEABLES.- Son materiales que se incorporan al fluido ya preparado, durante lasoperaciones que se realizan y que contaminan al fluido de control, obstaculizando su eficiencia en eldesempeño de sus funciones. Estos sólidos pueden ser arena, cemento y Fierro.

Eliminación de Sólidos IndeseablesLa incorporación de estos sólidos indeseables aumentala viscosidad plástica, siendo necesario eliminarlos parael debido control de los fluidos. Se realiza su remociónpor medio de 3 métodos.

Dilución Sedimentación Control mecánico

DILUCIÓN.- en la mayoría de los casos se añade agua para bajar la concentración de los sólidos. Esto reducela fricción entre las partículas, disminuyendo así la Viscosidad Plástica. También disminuye la ViscosidadAparente.

NOTA.- se deberá tener cuidado al agrgar el agua, ya que ésta disminuirá la densidad del fluido y laviscosidad.

SEDIMENTACIÓN.- este es un método donde el fluido se hace circular por una presa de asentamiento o dereserva, aumentando el tiempo de reposo, para que la fuerza de gravedad lleve los sólidos al fondo.

CONTROL MECÁNICO.- se realiza mediante 3 tipos de separadores.Con Separador de Cortes: con esta unidad se separan los sólidos al pasar el fluido de controlpor la malla metálica (cedazo), depositándose los sólidos en la presa de desecho.Con colector magnético: es una barra imantada que se instala frecuentemente a la salida delseparador vibrador, sirviendo para retener el material triturado en las operaciones de moliendade fierro.Con separador de sólidos: utilizando desarenadotes y eliminadores de sólidos en equiposque los tengan.

MEDIDA DE VISCOSIDAD PLÁSTICA.- la medición de la Viscosidad Plástica se lleva a cabo con elViscosímetro de velocidad variable Fann VG, registrándose su valor en centipoises.

μp = L600 – L300

donde:

μp, viscosidad plástica en centipoises

L600, lectura a 600 rpm en lb/100 pié2








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TEMA 4. Punto de Cedencia (гo )El Punto de Cadencia es otro de los componentes de la resistencia al flujo de un fluido. Se debe a las fuerzas deatracción que existen entre las partículas o sólidos en suspensión. Estas fuerzas de atracción son una consecuencia delas cargas eléctricas concentradas sobre la superficie d elas partículas.

PUNTO DE CEDENCIAValor de la resistencia al flujo, debida a las fuerzas de atracción que existen entre laspartículas o sólidos en suspensión. Condición dinámica.

El valor de esta fuerza de atracción o punto de cadencia, está en función de:1. El tipo de sólidos y las cargas eléctricas asociados con ellos,2. La concentración en volumen de sólidos,3. La concentración iónica de las sales contenidas en la fase líquida.

Medición del Punto de Cadencia.- la medida del valor de esa fuerza de atracción, se efectúa mediante el viscosímetrode velocidad variable Fann VG. Su lectura se reporta en lb/100 pié2

Гo = L300 – μp

donde:

Гo, punto de cadencia en lb/100 pié2


μp, viscosidad plástica en cp

Altos Puntos de Cedencia.- un alto punto de Cedencia tiene efectos indeseables sobre el control de pérdida delfiltrado, las presiones de circulación y las resistencias de los geles; por lo cual muchas veces es necesario reducirlos.

Causas de altos puntos de cedencia y posible tratamientoPOR CONTAMINANTES Tales como el agua salada o el cemento, siendo éstos los

causantes de que las partículas de arcilla se floculen. Es precisoreducirlos.

POR IONES CALCIO Si el alto punto de cadencia se debe a la presencia de ionesCalcio, estos se podrán separar por precipitación con carbonatoo Bicarbonato de Sodio.

POR ALTACONCENTRACIÓN DESÓLIDOS

Es recomendable diluírlos o eliminarlos mediante controlmecánico.

POR IONES DE SODIO La contaminación puede ser tratada por dilución de agua o poradición de de algún material químico que neutraliza el excesode las cargas eléctricas (utilizando dispersantes)







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TEMA 5. Fuerza de Gelatinosidad (Go )Esta propiedad reológica es determinante para lograr la suspensión de recortes, ya que la fuerza de gelatinosidad de unfluido define su capacidad para mantener estos sólidos en suspensión.

FUERZA DE GELATINOSIDADEs la medida de la fuerza de atracción de las partículas del fluido cuando está en reposo.

Materiales.- la Bentonita y otras arcillas coloidales, así como los polímeros se añaden a los fluidos con el fin deaumentar la fuerza de gelatinosidad.

Gelatinosidad y Puntos de Cedencia- estas dos propiedades reológicas están en función de la fuerza de atracción delas partículas. Al disminuir el Punto Cedente, también se disminuye la gelatinosidad; sin emgargo, un valor bajo dePunto de Cadencia no será indicativo de que al gelatinosidad sea cero.

Gel Progresiva- la gelatinosidad progresiva es la que comienza con valores bajos y aumenta en forma constante alponer el fluido en reposo (Fig. 3). Esto ocurre cuando existe una alta concentración de sólidos. Este tipo de fuerza degel es firme y se requiere un incremento adicional a la presión de circulación normal para que el fluiod recobre sufluidez.

Gel Frágil- en este tipo de gel se inicia una fuerza de gel en los primeros minutos, pero aumenta muy poco con eltiempo de reposo (Fig. 3). Este tipo de fuerza de gel es menos firme y requiere por lo tanto una menor presión debombeo para establecer la circulación.

Medición de la fuerza- para conocer el valor de la fuerza de gel, se utiliza el Viscosímetro de velocidad variableFann VG y la unidad de medición es en lb/100 pié2

TEMA 6. Enjarre.Es la propiedad que tienen los fluidos de control de formar una costra o película sobre la formación para reducir elfiltrado del fluido. Para que se pueda formar el enjarre, se requiere:

Que el yacimiento contenga un medio poroso y permeable, Una diferencial de presión, Un fluido de control con sólidos en suspensión capaces de formarlo.

Formación del Enjarre- si los poros son suficientemente grandes, el primer efecto es un “chorrito” de fluido quepenetra entre los agujeros por la cara de la pared del pozo. Después de perder la fase líquida con los sólidos del fluido,se forma el enjarre sobre la pared de la formación.

Composición- el enjarre se compone de los sólidos del fluido de control más los sólidos naturales encontrados en elagujero perforado. Más importante que el contenido de sólidos del fluido es el tamaño, forma y distribución d elaspartículas.







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Propiedades o Características- para obtener propiedades óptimas en el enjarre, debe darse importancia no solo a lossólidos básicos del fluido, sino también a los materiales usados para el control de la pérdida del filtrado.

Baja Permeabilidad- generalmente las partículas pequeñas forman enjarres de baja permeabilidad, porque secompactan más. Por lo que las partículas más pequeñas (menos de 2 micrones) proveen la parte más importante de unenjarre de baja permeabilidad. El enjarre óptimo se obtiene cuando hay un amplio rango de diferentes tamaños departículas, las más pequeñas se introducen como cuñas entre las partículas más grandes, formando así un enjarre debaja permeabilidad.

Alta Permeabilidad- una distribución coloidal deficiente o una baja concentración por volumen de sólidos o un rangode tamaños pobre, puede producir enjarres con alta permeabilidad con riesgo de permitir que por filtrado se produzcandaños irreparables a la formación durante las operaciones de perforación, terminación o mantenimiento de pozos.

Compresibilidad- un enjarre compresible es aquél que con un aumento de presión reduce su permeabilidad. Unamezcla altamente coloidal dispersada en forma apropiada, puede demostrar esta propiedad de compresibilidad delenjarre.

Incompresibilidad- un enjarre que con el aumento de presión no reduce su permeabilidad es un enjarre incompresible.Una distribución coloidal pobre en el fluido produce enjarres incompresibles.

Espesor- a menor espesor del enjarre habrá una menor permeabilidad y menos posibilidad de filtración, y al contrarioa mayor espesor del enjarre, se tendrá mayor permeabilidad y más posibilidad de filtración.

MEDICIÓNPara determinar el enjarre de un fluido base agua (con material coloidal) se utiliza el filtroprensa de baja presión y baja temperatura. Para fluidos de emulsión inversa se utiliza el filtroprensa de alta presión y alta temperatura y el espesor del enjarre se reporta en milímetros(mm).

TEMA 7. Filtración.Es la pérdida de fracción líquida de un fluido hacia la formación, cuando la permeabilidad de ésta lo permite. La faselíquida puede ser agua o aceite.La filtración del fluido a la formación se contrarresta mediante la formación de un enjarre que sirve de medio filtrantey disminuyendo la diferencial de presión entre la columna hidrostática y la presión de fondo de la formación.

Efectos indeseables- altas velocidades de filtrado siempre producen efectos indeseables que pueden dañarirreparablemente la formación productora. Estos son, entre otros, hidratación de lutitas, invasión de filtrado y fricciónen el agujero.







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Fig. 4 Efecto de Filtración

Existen 2 tipos de filtración en los fluidos de control: Filtración Dinámica y Filtración Estática. La primea ocurrecuando el fluido está circulando, en tanto que el segundo tiene lugar cuando el fluido está en reposo.

Fig. 5 Filtración Dinámica

Fig. 5 Filtración Estática

Fluido en MovimientoFluido en MovimientoFluido en Movimiento







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Medición- no hay forma apropiada de medir la filtración dinámica y por ello se toman como medida estándar losdatos de la filtración estática. Para obtener la medición del filtrado se emplea el filtro prensa de baja presión y bajatemperatura y el resultado se reporta en centímetros cúbicos (cm3) o mililitros (ml).

Factores que afectan la filtración- es importante tener presente los factores que afectan la filtración, ya que quizás lafunción más importante en el manejo de los fluidos de control es evitar daños a la formación, y puede ocurrir ésta sise descuidan los siguientes factores:

Tiempo- la velocidad de filtración es directamente proporcional a la raíz cuadrada del tiempo,contando desde la pérdida inicial del filtrado que ayuda a formar el enjarre. La pérdida de agua semide durante 30 minutos, en conformidad con las normas API.

Temperatura- un aumento de temperatura eleva la velocidad de filtración, porque se reduce laviscosidad de los fluidos de control en su fase contínua. Una mayor temperatura puede causar ladeshidratación de algunas arcillas y por tanto, el aumento de la velocidad de filtración. La altatemperatura produce también cambios químicos en el fluido, aumenta la solubilidad de contaminantesque producen floculación y disminuye la eficiencia de los dispersantes y de otros aditivos para controldel filtrado. Sin embargo, cuando hay muy bajas temperaturas, un aumento de éstas dará, enocasiones, una mejor hidratación al fluido y una buena dispersión de sus partículas coloidales,disminuyendo así la pérdida de agua.

Presión- los efectos de la presión sobre la velocidad de filtración, dependen en gran medida de lascaracterísticas del enjarre. Si éste es compresible, un aumento de la presión reduce su permeabilidad ydisminuye la pérdida de filtrado; pero si éste es incompresible, la velocidad de filtración aumentará.

Dispersión- la apropiada dispersión de arcillas coloidales es importante para el control de lapermeabilidad del enjarre. Un fluido floculado permite una pérdida de agua mayor, ya que el fluidopasa libremente entre los granos de los sólidos. La adición de reactivos sirve para dispersar los sólidosy dar fuerza al enjarre, lo que también ayuda a bajar la pérdida de fracción líquida. En algunos casosla adición de agua al sistema de un fluido densificado que contiene demasiados sólidos, puede ayudara disminuir la filtración. Este descenso de la pérdida de líquido añadiendo agua, se debe a una mejordistribución de los sólidos y al incremento de la gelatinosidad.







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A continuación veremos una tabla donde se enumeran los distintos tipos de fluidos que intervienen en un pozo y laspropiedades reológicas y los usos que rutinariamente tienen

FLUIDOS DE CONTROL UTILIZADOSFLUIDOS PROPIEDADES USO OBSERVACIONES

Agua dulce Densidad y viscosidad Fluido de control Limpieza de pozosSalmueras de Sodio yCalcio

Densidad y viscosidad Fluido de control Limpieza de pozos

Salmueras combinadas Densidad y viscosidad Fluido de control Limpieza de pozosSalmueras con polímerosdensificantes Densidad, μa, μp, Гo,

gel, filtrado y enjarre

Fluido de control, limpiezay moliendas

Verificar densidad yviscosidad debido a queéstos son afectados por latemperatura

BentoníticoDensidad, μa, μp, Гo,gel, filtrado y enjarre


Tener siempre en cuentaque su empleo puede dañara la formación. Debetenerse un estricto controldel filtrado.

Ben-Pol.AtDensidad, μa, μp, Гo,gel, filtrado y enjarre


Se le emplea en pozos conaltas temperaturas

Cromolignosulfonatoemulsionado Densidad, μa, μp, Гo,



Se le emplea en la etapa determinación de pozos

Emulsiones baja densidade inversa Densidad, μa, μp, Гo,



Se le emplea en pozos conbajas presiones

.

En este capítulo hemos estudiado algunas propiedades de los fluidos de control a las que se les llama reológicasporque son objeto de estudio de una parte de la Fisicoquímica denominada Reología. Repasemos las siguientesdefiniciones:

Viscosidad (μ).-es la relación que existe entre el esfuerzo de corte de un fluido y la velocidad d ecorte para el mismo. Es unamedida de la resistencia al flujo.

Viscosidad Aparente (μa).-medida de la resistencia al flujo de un fluido causado principalmente por las fuerzas de atracción de suspartículas y en menor grado por la fricción creada entre ellas a un determinado valor de velocidad de corte.







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Viscosidad Plástica (μp).-es la resistencia al flujo debida debido a la fricción mecánica, generada por el rozamiento de los sólidosentre sí y con el líquido que los rodea. Se origina por la concentración de sólidos presentes y está en funciónde la forma y tamaño de los mismos.

Punto de Cedencia (гo).-valor de la resistencia al flujo debida a las fuerzas de atracción que existen entre las partículas o sólidos ensuspensión. Condición dinámica.

Fuerza de Gelatinosidad (Go).-es la medida de las fuerzas de atracción de las partículas de un fluido cuando está en reposo.

Enjarre.- propiedad que tienen los fluidos de control de formar una película sobre el medio poroso de unaformación.

Filtración.- Capacidad que tiene un fluido de perder su fase líquida hacia la formación, cuando lapermeabilidad de ésta lo permite y está presente una diferencial de presión.







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CAPÍTULO IIPROCEDIMIENTOS PARA PRUEBAS DE LABORATORIO

A FLUIDOS DE CONTROL

Objetivos.

Después del estudio de esta unidad usted: Identificará los elementos necesarios para efectuar cada una de las prácticas. Aplicará correctamente los procedimientos para efectuar las mediciones. Determinará el valor de las propiedades reológicas de los fluidos de control.

Introducción.

Como encargado del manejo de los fluidos de control debes conocer perfectamente las condicionesde los mismos, con el in de lograr un óptimo funcionamiento y una mayor eficiencia en las operaciones quecon ellos se realizan.Para lograr esto, es necesario que conozcas las pruebas que se aplican a los fluidos de control, paradeterminar el valor de sus propiedades reológicas.El conocer con exactitud las propiedades de los fluidos, te dará seguridad y confianza en el manejo de losmismos, ayudándote a evitar posibles daños y permitiéndote tomar decisiones para optimizar suscondiciones.La manera óptima para trabajar en este capítulo sería a través de prácticas, las cuales te permitiránfamiliarizarte con los instrumentos que para ello se emplean, con los procedimientos correctos y con laforma en que se determinan los valores de estas propiedades.Pasemos al estudio de cada una de las 12 prácticas que considero importantes para tí.







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PRÁCTICA 1

DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD APARENTE (µa)

Objetivo.A través de esta práctica podrás:

Determinar en centipoises la viscosidad aparente de un fluido de control.

Introducción.Con esta actividad podrás adiestrarte con el procedimiento utilizado en el laboratorio, para

determinar la viscosidad aparente de un luido de control. Es importante conocer el valor de la viscosidad delfluido ya que, como sabes, ésta es determinante para el desempeño correcto de algunas de sus funcionescomo el acarreo de recortes y la formación del enjarre.

En esta práctica será importante tener en cuenta el valor de la temperatura del fluido, ya que estainfluye en su viscosidad.

Material y equipo. Viscosímetro de velocidad variable Fann VG. Recipiente. Reloj de intervalos. Termómetro.

Con el viscosímetro de velocidad variable Fann VG se pueden tomar 6 lecturas a diferentesrevoluciones por minuto (rpm) de la muestra de fluido que se desea determinar. Básicamente consta de dosvelocidades ALTA (HIGH) y BAJA (LOW), las cuales accionando un embrague (CLUTCH) y por mediode un mecanismo de engranes permiten seleccionar la velocidad de lectura que se requiere, como se indicaen la tabla siguiente:

Velocidades del Viscosímetro FANN

ALTA (rpm) BAJA (rpm)600 300200 100

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A continuación te muestro el VISCOSÍMETRO FANN:

Procedimiento.a) Tomar una muestra del fluido de control del sistema de circulación (presa de asentamiento o

descarga del pozo en la línea de flujo). ANOTA EL ORIGEN DE LA MUESTRA.b) Vaciarlo a través de la malla del embudo, para eliminar los sólidos indeseables.c) Tomar y anotar la temperatura.d) Sin tardar más de cinco minutos vaciar el fluido en el recipiente adecuado.e) Coloca el recipiente en la base del viscosímetro de velocidad variable Fann VG debajo de la

camisa giratoria y sumerge la manga en la muestra del fluido hasta la marca indicadora.f) Coloca la perilla en la velocidad de 600 rpm y pon en marcha el instrumento.g) Espera a que el dial se estabilice y anota la lectura que señale.h) Para calcular la Viscosidad Aparente, divide el valor de la lectura tomada entre 2 y anota su

resultado en centipoises (cp)

Ecuación : µa = L600 / 2

ejemplo:

supongamos que L600 = 40

por lo tanto

µa = L600 / 2 = 40 / 2 = 20 cp







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PRÁCTICA 2

DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD PLÁSTICA (µp)


Determinar en centipoises la viscosidad plástica de un fluido de control.

Introducción.Esta actividad es una continuación de la práctica anterior.

Material y equipo. Viscosímetro de velocidad variable Fann VG.

Procedimiento.a) A través de la prueba anterior obtuviste la lectura a 600 rpm.b) Sin parar el motor del viscosímetro cambia con la perilla la velocidad de rotación a 300 rpm.c) Espera a que el dial se estabilice y anota la lectura. La viscosidad plástica se obtiene restando a la lectura

a 600 rpm el valor de la lectura a 300 rpm.

Ecuación : µp = L600 – L300

ejemplo:



por lo tanto

µp = L600 – L300 = 40 – 20 = 20 cp







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PRÁCTICA 3

DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE CEDENCIA (τo)


Determinar el punto de cedencia de un fluido en libras por cien pies cuadrados.Introducción.En esta práctica utilizarás el resultado de la práctica anterior, donde determinaste en centipoises el valor de

la viscosidad plástica (µp)

Procedimiento.Anota el valor de la lectura a 300 rpm.Réstale el valor de la viscosidad plástica.Encontraste el valor del punto de cadencia en libras por cien pies cuadrados.

Ecuación : τo = L300 - µp (lb / 100 pie2)

Ejemplo:

L300, lectura a 300 rpm = 22 cp

µp, viscosidad plástica = 18 cp

τo = 22 – 18 = 4 (lb / 100 pie2)







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PRÁCTICA 4DETERMINACIÓN DE LA FUERZA DE GELATINOSIDAD (Go)


Determinar en el laboratorio el valor de la fuerza de gelatinosidad de un fluido enlibras por cien pies cuadrados.

Introducción.La fuerza de gelatinosidad es fundamental para que ésta desempeñe la importante función de

suspender los recortes.

Material y equipo. Viscosímetro de velocidad variable Fann VG. Recipiente. Reloj de intervalos. Termómetro.

Procedimiento.

Para determinar la fuerza de gelatinosidad es necesario medirla en dos tiempos de reposodiferentes ya que, como sabes, generalmente varía según el tiempo en reposo que permanece elfluido.

El procedimiento es semejante en los dos momentos (A y B), previamente deberás tomar latemperatura en grados centígrados (oC).

Veamos en qué consisten estos dos momentos:

MOMENTO A:1. A alta velocidad (600 rpm) agitar durante dos minutos.2. Cambia la velocidad a tres revoluciones por minuto (3 rpm).3. Girar rotor lentamente en sentido opuesto a las manecillas de reloj (lectura a 3 rpm).4. Se producirá una lectura del dial positiva, la deflexión máxima antes de romper la

gelatinosidad representará la resistencia de gel a CERO SEGUNDOS en lb/100 pie2.

MOMENTO B:1. Perilla en neutral diez minutos en reposo.2. Girar rotor lentamente en sentido opuesto a las manecillas de reloj (lectura a 3 rpm).3. Se producirá una lectura del dial positiva, la deflexión máxima antes de romper la

gelatinosidad representará la resistencia de gel a DIEZ MINUTOS en lb/100 pie2.







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CONDHUCE, S.C.

Comentarios derivados de los momentos anteriores:Reportar gel 0’ / 10’ en lb/100 pie2

donde:gel 0’ = gel a 0 minutosgel 10’ = gel a 10 minutos

ejemplo:gel 0’ / 10’ = 8 / 12 lb/100 pie2

gel = 0. 667 lb/100 pie2







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PRÁCTICA 5DETERMINACIÓN DEL FILTRADO Y ENJARRE

A BAJA PRESIÓN Y BAJA TEMPERATURA


Determinar la capacidad de filtrado y enjarre a baja presión y baja temperatura de unfluido.

Introducción.Para evitar daños a la formación en el manejo de los fluidos de control, es necesario estar completamenteseguros de la capacidad de filtrado y la capacidad para producir un buen enjarre por parte del fluido decontrol con el que estemos trabajando. En esta práctica te familiarizarás con los instrumentos que seemplean para determinar estas propiedades, así como con los procedimientos que generalmente se realizanen el laboratorio.La prueba consiste en obtener bajo determinadas condiciones de presión y tiempo, la cantidad de agua quese filtra a través de un filtro–prensa que contiene la muestra del fluido y, posteriormente, medir el espesor delos sólidos depositados en el papel filtro (enjarre) después de obtener el filtrado.A continuación te muestro el Filtro-Prensa Baroid de laboratorio:

Al final del trabajo encontrarás las ilustraciones y/o dibujos de estos equipos:fig. 9.- partes del filtro prensa Baroid de laboratorio.Fig. 10.- regulador con manómetro y portacartucho para filtro-prensa de laboratorio ode campo.Fig. 11.- filtro-prensa Baroid de campo.







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Material y equipo.

Filtro prensa Baroid de campo o filtro prensa de laboratorio. Probeta graduada. Reloj de intervalos. Papel filtro Whatman número 50.

El instrumento consta de un cuerpo cilíndrico o celda, con una cámara construída con materialaltamente resistente a soluciones alcalinas, regulador de presión, manómetro, probeta graduada y un brazode soporte telescópico.

La celda que contiene el fluido se acopla al regulador por medio de un adaptador, cerrándose en latapa inferior por medio de un yugo y tornillo, prensando una hoja de papel filtro Whatman número 50 contrauna malla (cedazo) y un empaque de hule.

En el laboratorio existen modelos con preparación de uno a seis entradas para cuerpos cilíndricoscon sus correspondientes reguladores de presión y probetas.

La fuente de presión puede ser aire o gas inerte.Otro suministro de presión se realiza por medio de un cartucho o cápsula de bióxido de carbono

(CO2), que para tal efecto se aloja dentro de un cilindro provisto con una válvula de alivio utilizada paradescargar la presión antes de desacoplar la celda.

PROCEDIMIENTO PARA EL FILTRO PRENSA BAROID DE LABORATORIO.

1) Afloje el tornillo de ajuste en el soporte telescópico y ajuste el portafiltro a una altura adecuada deoperación.

2) Retire el fondo del cuerpo cilíndrico o celda de fluido, aflojando el tornillo T hasta quedardesacoplados los pernos del cuerpo de la celda.

3) Coloque en la tapa de fondo el empaque de hule, la malla metálica, el papel filtro y el otro empaquede hule cerciorándose de que estén limpios y en condiciones de uso.

4) Vacíe una muestra de fluido de control recién agitado en el cuerpo cilíndrico o celda hasta uncentímetro del borde superior.

5) Antes de cerrar la celda verifique la limpieza del labio del empaque, coloque la tapa del fondo yapriete el tornillo T.

6) Cubrir la parte superior del adaptador con una pequeña cantidad de grasa de silicón, insertando lacelda en la ranura con un ligero giro para asegurarla.

7) Quite la tapa de la parte superior del soporte.8) Inserte el cartucho en el receptáculo habiéndolo cubierto previamente con un poco de grasa de

silicón.9) Coloque la tapa apretando lo suficiente para perorar el cartucho.10) Regrese la tapa un cuarto de vuelta para que pase libremente la presión al regulador.11) Coloque de inmediato una probeta graduada bajo el tubo de descarga para recibir el filtrado.12) Aplique presión directamente, regulando a 100 lb/pg2 con el tornillo T, esta presión debe ser

aplicada en menos de 30 segundos.







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13) Permita que el fenómeno de filtración se realice durante 30 minutos a partir del momento en queaplicó la presión.

14) Transcurrido ese tiempo corte la presión destornillando el tornillo T del regulador.15) Abra la válvula de alivio y cerciórese de que la presión sea descargada.16) Verifique el volumen del filtrado en la probeta graduada y repórtela en centímetros cúbicos de

filtrado API.17) Remueva y desarme el cuerpo cilíndrico o celda desechando el luido de control.18) Lave ligeramente con agua limpia el enjarre depositado en el papel filtro.19) Mida en milímetros (mm) el espesor.20) Registre la consistencia de éste, ya sea duro, blando, suave, firme o resistente.

PROCEDIMIENTO PARA EL FILTRO PRENSA BAROID DE CAMPO.

1) Armar la celda en la forma siguiente: colocar en la tapa de fondo un empaque de hule, mallametálica, papel filtro Whatman número 50, empaque de hule y cuerpo de la celda, debiendoencontrarse todo seco.

2) Tomar una muestra de fluido de control recién agitada, llenar la celda hasta un centímetro (1 cm) delborde superior, colocar la celda en el pedestal, poner la tapa superior y apretar el tornillo T. Instalaruna probeta graduada en la base del pedestal inmediatamente debajo de tubo de descarga de la celda,para recibir el filtrado.

3) Retraer el tornillo T del regulador de presión y cerrar la válvula de alivio, introducir la cápsula deCO2 en el portacápsula (figura 10), enroscar apretando hasta perorar, la presión de la cápsula sereflejará en el manómetro de presión.

4) Aplicar una presión de 100 lb/pg2 a la celda apretando el tornillo T del regulador.5) La prueba debe durar 30 minutos a partir del momento que se aplicó la presión.6) Una vez transcurrido un tiempo, cerrar el paso de presión retrayendo el tornillo de ajuste del

regulador y abrir la válvula de alivio para eliminar la presión de la celda.7) Retirar la probeta de la base, medir el volumen del filtrado y reportarlo en centímetros cúbicos (cm3)

a 100 lb7 pg2.8) Aflojar el tornillo T del pedestal y quitar la tapa superior, retirar la celda y eliminar la muestra del

fluido utilizado.9) Desacoplar la tapa inferior y sacar la malla con el papel filtro, lavando suavemente con agua limpia

el enjarre depositado en él.10) Medir el espesor del enjarre en milímetros (mm) registrando la consistencia como: duro, blando,

suave, irme o resistente.11) Terminada la prueba, lavar perfectamente todos los componentes del filtro-prensa para evitar su

deterioro.

OBSERVACIÓN:NO DESCARGAR LA PRESIÓN DE LA CÁPSULA DE CO2 A CERO, YAQUE SE UTILIZA PARA EFECTUAR MÁS PRUEBAS.







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PRÁCTICA 6DETERMINACIÓN DEL FILTRADO Y ENJARRE

A ALTA PRESIÓN Y ALTA TEMPERATURA

Objetivo.

A través de esta práctica podrás: Determinar la capacidad de filtrado y enjarre a alta presión y alta temperatura de un

fluido.Introducción.

Como bien sabes, el comportamiento de un luido en relación al filtrado y enjarre varía según la temperaturay presión a la que se encuentre sometido.La temperatura influye en la viscosidad y ésta afecta la capacidad de enjarre del fluido. La presión es unfactor importante para el filtrado, ya que a mayor presión es posible un mayor filtrado y posibles daños a laformación si no existe un buen enjarre.Por estas razones es necesario determinar la capacidad de filtrado y capacidad del enjarre a alta presión yalta temperatura, con el in de tener una idea clara de su comportamiento y poder así controlar sus efectos enla formación.

Material y equipo.

Filtro prensa de alta presión y alta temperatura. Probeta graduada. Reloj y manómetro. Papel filtro de 6.35 cm de diámetro. Termómetro metálico.

NORMAS DE SEGURIDAD

Debido a que se manejarán altas presiones y altas temperaturas, es necesario que antes de efectuar laprueba se revisen minuciosamente todos los componentes del equipo, con el in de evitar posibles accidentes.

Descripción del Equipo.

Esta prueba se efectúa con el filtro prensa de alta presión (500 lb/pg2 de diferencial de presión) y altatemperatura (149 oC = 300 oF) y consta de los siguientes elementos:

Camisa de calentamiento accionada por corriente alterna y montada en su base. Una cámara para la muestra diseñada para soportar presiones de trabajo de 1000 lb/pg2 con un área

de filtración de 3.5 pg2.







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Un termómetro para lecturas de hasta 260 oC (= 500 oF) Un regulador con manómetro para el conjunto superior con capacidad para regular hasta 1000 lb/pg2

Una cámara presurizada donde se aloja el conjunto inferior, diseñada para soportar contrapresionesde por lo menos 500 lb/pg2 .

Una probeta graduada para la recolección del filtrado.

Procedimiento.

a) Conectar la camisa de calentamiento a la red de corriente con el voltaje adecuado, asegurando eltermómetro en el orificio correspondiente en la parte exterior de la camisa.

b) Caliente la camisa a 10 oF (grados Farenheit) por encima de la temperatura de prueba ymanténgala ajustando el termómetro.

c) Tome una muestra del fluido, agítela vigorosamente durante 10 minutos.d) Vacíela al interior de la cámara llenando únicamente hasta un centímetro del borde superior.e) Asegúrese que la válvula inferior esté cerrada.f) Coloque el papel filtro (Whatman no. 50 o su equivalente) sobre la pestaña del borde superior.g) Asiente la tapa de la cámara apropiadamente y asegure los tornillos Allen.h) Revise que ambas válvulas se encuentren cerradas y coloque la cámara en la camisa de

calentamiento insertándolo con un movimiento giratorio.i) Cambie el termómetro de la camisa e insértelo en el receptáculo correspondiente en la cámara.j) Coloque la unidad de presión sobre la válvula superior y asegúrela con su perno.k) Coloque la unidad receptora de baja presión sobre la válvula inferior y asegúrela con su perno.l) Coloque debajo de la cámara de recolección la probeta graduada.m) Aplique 100 lb/pg2 de presión a ambas unidades.n) Al alcanzar la temperatura de prueba abra la válvula de presión girando ¼ de vuelta en sentido

opuesto al giro de las manecillas del reloj. CON ESTO SE INICIA LA FILTRACIÓN. Ajustela unidad de presión superior a 600 lb/pg2

o) La prueba debe durar 30 minutos y durante ese tiempo la temperatura debe mantenerse en unrango de 146 a 151 °C (294.8 a 303.8 °F). EL FILTRADO SE DRENARÁ DE LA CÁMARARECEPTORA A LA PROBETA CUANDO LA CONTRAPRESIÓN EXCEDA 100 lb/pg2







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p) Una vez transcurridos los 30 minutos: Cierre ambas válvulas. Aloje el tornillo T del regulador de presión. Recolecte todo el filtrado. Descargue toda la presión de la unidad inferior y, posteriormente, la de la unidad

superior. Remueva la cámara de la camisa de calentamiento y enríela a temperatura ambiente y en

posición vertical. ¡CUIDADO! LA CÁMARA AÚN TIENE PRESIÓN APROXIMADAMENTE DE

500 lb/pg2

q) Mientras se enfría la cámara, mida la cantidad del filtrado multiplicando su valor por dos, si esque la prueba se realizó en 7.5 minutos, reporte este resultado en centímetros cúbicos y el valorde la temperatura a la cual se efectuó la prueba.

r) Una vez que la cámara se encuentre fría, descargue la presión con cuidado a través de la válvulaopuesta al papel filtro, y después ábrala del extremo opuesto eliminando así cualquier presiónexistente.

s) Desarme la cámara y elimine el sobrante del fluido utilizado, lave ligeramente el papel filtro conenjarre, usando líquido apropiado.

t) Mida su espesor y repórtelo en milímetros.u) Lave los componentes del equipo y guárdelos en lugar seguro.







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PRÁCTICA 7DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE ARENA

Objetivo.

A través de esta práctica podrás:Determinar el porcentaje por volumen del contenido de arena de un fluido.

Introducción.

En ocasiones es importante conocer el contenido de arena de un fluido, ya que este influyedeterminantemente en algunas de sus propiedades como la densidad y la viscosidad plástica; y afectatambién su comportamiento para desempeñar algunas de sus funciones, como la formación deenjarre y acarreo de recortes.Recuerde que la arena como el cemento son sólidos indeseables y el fluido no puede tolerar más decierta proporción sin contaminarse.

Material y equipo.

Medidor del contenido de arena.

El medidor consta de un juego de cedazo que tiene una malla no. 200, un embudo que embona alcedazo y un recipiente de vidrio calibrado de hasta 20 por ciento (20 %) como se ilustra en la figura 13.

Procedimiento.a) Tome una muestra de fluido de control previamente agitada.b) Llene el recipiente de vidrio hasta donde señale la marca “Fluido hasta aquí”.c) Agregue agua hasta la marca “Fluido hasta aquí”.d) Cubra la boca del recipiente con el dedo pulgar y sacúdala vigorosamente.e) Vacíe la mezcla sobre la malla del cedazo, añadiendo más agua al recipiente.f) Agite y vierta nuevamente la mezcla sobre la malla.g) Repita este paso hasta que el agua se vea clara.







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h) Coloque el embudo hacia abajo sobre el extremo superior del cedazo y con precaucióninviértalo.

i) Introduzca la parte inferior del embudo en la boca del recipiente de vidrio y lave la arenarociando agua sobre la malla.

j) Permita que la arena se precipite.k) Registre el porcentaje de arena en volumen, tomando la lectura directamente del recipiente

graduado.l) Anote el lugar de donde se tomó la muestra.

Observación.

Al efectuar la prueba de un fluido de control de base aceite, utilice en lugar de agua dulce un combustibleligero como el petróleo diáfano o el diesel.







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PRÁCTICA 8DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE LÍQUIDOS Y SÓLIDOS


Medir el volumen de líquidos y sólidos de un fluido de control.

Introducción.Como recordarás, un fluido de control es una mezcla compuesta por una fase contínua formada por

el líquido y por una fase discontínua formada por sólidos y líquidos en suspensión.Es importante conocer el valor de cada una de estas fases, ya que esto se relaciona con las

propiedades y comportamientos de su fluido de control y será posible modificar las fases conforme serequiera para realizar eficientemente las operaciones de perforación, terminación y mantenimiento de pozos.Todo ello es indispensable cuando se manejan fluidos cromolignosulfonatos emulsionados (CLSE) yemulsiones inversas para controlar la relación agua-aceite (RAA).

Material y equipo. Retorta.

La retorta se compone de:a) Cámara de calentamiento.b) Condensador.c) Recipiente de fluido.d) Lana de acero número 00.e) Probeta graduada.f) Espátula.g) Solución de agente humectante.h) Cepillo limpia probetas.i) Medidor de tiempo que automáticamente corta la corriente después de quince minutos

(opcional).







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Esta prueba consiste en colocar el fluido por analizar en el recipiente y calentarlo vaporizando loscomponentes líquidos. Los vapores pasan a través de una unidad condensadora y el líquido es recolectadoen la probeta que está graduada en tanto por ciento (%); de esta forma se mide el volumen de líquidos. Ladiferencia de éste con el fluido analizado, será la medida del volumen de los sólidos.

Procedimiento.a) Desarme la retorta y verifique que el recipiente de fluido esté limpio y seco antes de

utilizarlo.b) Ponga lana de acero en la sección superior del recipiente.c) Tome una muestra de fluido de control recién agitada y cerciórese que no tenga ni aire ni gas.d) Llene el recipiente con fluido, coloque la tapa permitiendo que salga el exceso por el orificio

central que tiene.e) Limpie por fuera el recipiente.f) Remueva la tapa deslizando su cara inferior contra el borde de la cámara.g) Limpie las roscas con agua y seque perfectamente.h) Arme la retorta atornillando el condensador de la misma y colóquela en la cámara de

calentamiento.i) Coloque la probeta graduada bajo la salida del condensador.j) Conecte la retorta a un tomacorriente de 110 volts, accionando la perilla del marcador a 35

minutos.Algunas veces es necesario dar más tiempo hasta observar que la condensación cese, si salengotas obscuras de la retorta la destilación ha terminado. ¡CUIDADO! SI SE OBSERVAHUMEDAD POR FUERA DE LA CÁMARA DE CALENTAMIENTO, LA RETORTAPUEDE TENER FUGAS Y PROPORCIONARÁ RESULTADOS ERRÓNEOS.k) Al terminar la destilación retire la probeta del condensador.l) Lee el tanto por ciento de agua y aceite, la diferencia será la cantidad de sólidos. Si el

menisco que se forma entre el aceite y el agua dentro de la probeta es difícil de leer, apliqueunas cuantas gotas de agente humectante para aplanar éste.

m) Deje enfriar la retorta.n) Desarme todo el conjunto y limpie perfectamente todas las piezas. Para limpiar el orificio de

la espiga del condenador use un limpia pipetas, arme la retorta nuevamente y guárdela enlugar seco.







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PRÁCTICA 9DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE IONES HIDRÓGENO (pH)


Determinar la concentración de iones Hidrógeno (pH).

Introducción.La concentración de iones Hidrógeno de termina la alcalinidad y acidez de un fluido. Tú ya conoces

el método colorimétrico para determinar esta propiedad de un fluido. Este método generalmente se aplica enlas pruebas de campo. En esta práctica conoceremos el método electrométrico que es más preciso y serealiza generalmente en el laboratorio.Material y equipo.

Instrumento para pH.

El instrumento se compone de un electrodo de vidrio de pared delgada, construído de un vidrioespecial, en el cual un electrolito y un electrodo están sellados por un electrodo de referencias, que es unacelda de Calomel saturado.

La conexión eléctrica con el fluido de control, se establece a través de una solución saturada decloruro de potasio contenida en el tubo que rodea la celda de Calomel.

El medidor de pH consta también de un amplificador electrónico.El potencial eléctrico generado en el sistema, es ampliado operando la aguja del medidor digital, que

indica el valor del pH.

Procedimiento.a) Efectúe los ajustes necesarios para poner el amplificador en funcionamiento y calibre el medidor con

las soluciones apropiadas.b) Lave y seque los extremos de los electrodos.c) Vacíe una muestra de fluido de control recién agitada a un vaso de precipitados y meta los

electrodos.d) Agite el fluido alrededor de los electrodos girando el recipiente. ¡PRECAUCIÓN! NO

PERMITAS QUE LOS ELECTRODOS FRICCIONEN LAS PAREDES DEL RECIPIENTE.e) Al estabilizarse el indicador, toma la lectura que indica el valor del pH, conforme a las instrucciones

previstas en el instrumento.f) Al terminar la prueba, lava los extremos de los electrodos, vacía la muestra del fluido y lava el

recipiente.







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PRÁCTICA 10DETERMINACIÓN DE LA ALCALINIDAD DEL FILTRADO


Determinar la alcalinidad del filtrado de un fluido de control.

Introducción.En ocasiones la alcalinidad de un fluido de control varía a pesar de tener un pH constante, debido al

efecto de la naturaleza y cantidades de los iones presente; esta prueba nos permite determinar la alcalinidadcon una mayor exactitud de las medidas normales de pH, sobre todo en fluidos demasiado alcalinos.

Es importante determinar con precisión la alcalinidad o acidez de un fluido, ya que esta propiedadpuede producir daños a herramientas y equipos.

Material y equipo.a) Solución ácida estandarizada 0.02 normal (N/50) de ácido súlfurico o nítrico.b) Solución indicadora de fenolftaleína, un gramo por cien centímetros cúbicos (1 gr/100cm3) de

alcohol al 50 por ciento.c) Solución indicadora anaranjado de metilo un décimo de gramo por cien centímetros cúbicos (0.1

gr/100 cm3) de agua.d) Vaso de titulación blanco de 100 a 150 cm3.e) Dos pipetas graduadas de 1 cm3 y de 10 cm3, respectivamente.f) Pipeta graduada de 1 cm3 o jeringa serológica de 1 cm3.g) Varilla de agitación.

Procedimiento

a) Coloque, valiéndose de la pipeta, 1cm3 del filtrado de la prueba en el vaso de titulación limpio y seco.b) Agregue de dos a tres gotas de solución indicadora de fenolftaleína al vaso de titulación agitándolo.c) Si el contenido del vaso de titulación cambia a un color rosado agregue ácido sulfúrico gota a gota

usando la pipeta graduada y continúe agitando el vaso hasta observar que el color rosado desaparece, obien, hasta que el filtrado adquiere su color original.







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d) Registre la alcalinidad de fenolftaleína de filtrado como el número de centímetros cúbicos de ácidosulfúrico utilizados para alcanzar el punto original por cada centímetro cúbico de filtrado.

e) A la misma muestra que se está determinando, añadir de dos o tres gotas de solución indicadoraanaranjado de metilo, el cual dará un color anaranjado a la solución de filtrado.

f) Agregue ácido sulfúrico a la muestra, agitando al mismo tiempo el vaso de titulación hasta que lamuestra cambie de color amarillo-naranja a rosado.

g) Registrar la alcalinidad del filtrado al anaranjado de metilo como el número de centímetros cúbicos deácido sulfúrico por cada centímetro cúbico de filtrado necesarios para alcanzar el punto final delnaranja de metilo, más el total de centímetros cúbicos de ácido sulfúrico utilizados en la prueba queseñala el inciso d.







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PRACTICA 11DETERMINACIÓN DE CLORUROS

ObjetivoA través de esta práctica podrás:

Determinar la concentración del ión cloro del filtrado de un fluido de control.

IntroducciónEste análisis es de mayor importancia en áreas donde el agua salada de la formación puede

contaminar el fluido de control. O bien, cuando sea agua de tratamiento con alto contenido de cloruros.

Material y equipo

Solución de nitrato de plata (AgNO3) que contenga 4.791 gr/lt (equivalente a 0.001gramo de cloruro por cm3), contenida en botella ámbar.

Solución de cromato de potasio (KCr2) 5 gr/100 cm3 de agua. Solución ácido sulfúrico (H2SO4) 0.02 normal o ácido nítrcio (HNO3) Solución indicadora de fenolftaleína 1 gr/100cm3 de alcohol al 50%. Carbonato de calcio, precipitado químicamente puro. Agua destilada. Vaso de titulación de 100 a 150 cm3

Dos pipetas graduadas de 1 y 10 cm3. Varilla de agitación.

Procedimiento

a) Coloque valiéndose de la pipeta, 1 cm3 del filtrado en el vaso de titulación limpio y seco.b) Añada de 2 a 3 gotas de solución de fenolftaleína y agite el vaso.c) Si aparece un color rosado o colorado agregue ácido sulfúrico gota a gota y agite hasta que

desaparezca el color.d) Añada un gramo de carbonato de calcio y continúe agitándolo.e) Agregue de 24 a 50 cm3 de agua destilada.f) Vierta de 5 a 10 gotas de cromato de potasio. La muestra tendrá un color amarillo.g) Valiéndose de la pipeta de 10 cm3, vierta gota a gota nitrato de plata agitándolo hasta que cambie de

color amarillo o rojo anaranjado (ladrillo) y permanezca por 30 segundos.h) Anote el número de centímetros cúbico utilizados de nitrato de plata para alcanzar el punto final.i) Con ese dato, calcule el valor de la concentración del ión cloro con la siguiente fórmula que nos dará

el resultado en partes por millón.

Cloruros (ppm) = cm3 de nitrato de plata x1000cm3 de muestra







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CONDHUCE, S.C.

Observaciones Si usan más de 10 cm3 de nitrato de plata para alcanzar el punto final, repita el procedimiento

utilizando una muestra más pequeña. Si la concentración del ión cloro en el filtrado excede de 10,000 ppm, puede utilizarse una solución

de nitrato de plata, cuya concentración sea 0.01 gr/cm3 del ión cloro. En este caso el factor mil de laecuación se convertirá en diez mil.

Cloruros (ppm) = cm3 de nitrato de plata x10,000cm3 de muestra







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PRÁCTICA 12DETERMINACIÓN DEL CALCIO

OBJETIVOA través de esta práctica podrás:

Determinar el contenido de calcio del filtrado de un fluido de control.

IntroducciónEl análisis para saber el contenido de calcio, se efectúa para determinar la dureza del agua y el

filtrado del fluido de control. En la mayoría de los campos se dispone de aguas duras para la preparación delos fluidos. Cuando se requieren estos líquidos, ofrecen dificultad para formar espuma con el jabón. Sellaman aguas duras a aquellas que contienen sales de calcio y magnesio.

También en la preparación de los fluidos con materiales arcillosos se nota el bajo rendimiento deestos al mezclarlos con aguas duras. Entre mas dura sea el agua, mas arcilla se necesitara para obtener unfluido satisfactorio.

Es necesario determinar el contenido del calcio sobre todo al estar perforando cemento al utilizafluido bentonítico, ya que el calcio se incorpora al sistema ocasionando una contaminación excesiva, lo queproduce pérdida de agua y un incremento en la gelatinosidad.

Material y equipo Solución estándar de versenato de calcio 1cm3=1 mg de carbonato de calcio. Solución buffer para la dureza. Eriocromo negro T, solución indicadora de dureza. Vaso de titulación de 100 a 150 cm3. Dos pipetas graduadas de 5 y 10 cm3, respectivamente. Una probeta de 50 cm3

Agua destilada Una varilla de agitación

Procedimientoa) Vacié 50 cm3 de agua destilada en un vaso de titulación limpio y seco.b) Añada 2 centímetros de solución reguladora de dureza y agregue el indicado Eriocromo negro T, la

muestra desarrollará un azul fuerte si no hay presencia de dureza.

ObservaciónSi la muestra desarrolla un color rojo, indicará dureza en el agua destilada, en este caso, añada gota a

gota solución de versenato de calcio hasta que la muestra tome un color azul fuerte, lo que indicará quenuestra solución no se compone de agua dura (el versenato de calcio utilizado en este momento, no se tomaen cuenta para calcular la dureza.)

c) Hasta este momento, agregue uno o más centímetros cúbicos de la muestra de filtrado que se deseaexaminar.







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SI LA MUESTRA DE FILTRADO CONTIENE CALCIO O MAGNESIO, EL COLOR AZULCAMBIARA A UN COLOR VINO.

d) Registrar la cantidad de centímetros cúbicos que se utilicen, ya que este dato servirá para determinar ladureza, añada en la pipeta solución de versenato de calcio hasta que la muestra tome un color azulfuerte.

ObservaciónEn algunos fluidos de control con alta concentración de lignito, el filtrado de la muestra a analizar es

de color rojizo o café oscuro. En ese caso, en vez de que cambie de color azul, cambiará de morado café aun tono grisáceo.

El contenido de calcio de la muestra se calcula con la formula siguiente;

RESUMEN-CONCLUSIÓN

Mediante las pruebas que contiene el capítulo, puedes determinar con exactitud las características de tufluido de control, lo cual te permite manejarlo correctamente en los usos y funciones que la situaciónrequiera.

A continuación ofrecemos una lista de las pruebas que has aprendido a manejar:

Num. Prueba realizada Instrumento utilizado1 Viscosidad aparente (µa) Embudo Mash y viscosímetro de

velocidad variable Fann VG2 Viscosidad plástica (µp) Viscosímetro Fann VG

3 Punto de cedencia (τo) Viscosímetro Fann VG

4 Gelatinosidad (Go) Viscosímetro Fann VG5 Filtrado y enjarre a baja presión y

temperaturaFiltro prensa

6 Filtrado y enjarre a alta presión ytemperatura

Filtro prensa de alta presión-altatemperatura (AP-AT)

7 Contenido de arena Medidor del contenido de arena8 Contenido de líquidos y sólidos Retorta9 Concentración de iones hidrogeno Método colorimétrico (papel pH) y

método electrométrico10 Determinación de alcalinidad Análisis químico11 Determinación de cloruros Análisis químico12 Determinación de calcio Análisis químico

Calcio (ppm)= 400 (cm3 de versenato de calcio)cm3 de la muestra







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EJERCICIO DE AUTO EVALUACIÓN


Ejercicio 2Instrucciones.- identifique uniendo con una línea el instrumento que se utiliza para determinar las

características de un fluido de control.

Determinación de laalcalinidad

Contenido de líquidos ysólidos

Embudo Marsh

Filtrado y enjarre a altapresión y temperatura

Medidor del contenido dearena

Viscosidad plástica Retorta Baroid o Fann

Determinación de cloruros Viscosímetro de velocidadvariable Fann VG

GelatinosidadFiltro-prensa de alta presión-alta temperatura

Viscosidad aparente

Contenido de arena Análisis químico

Filtrado y enjarre a bajapresión y temperatura

Método colorimetro y métodoelectrométrico

Punto de cadencia

Concentración de ioneshidrogeno

Filtro-prensa Fann VG yBaroid

Determinación de calcio







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Ejercicio 3Instrucciones.- el siguiente listado contiene en desorden el procedimiento para determinar la viscosidad

aparente. Ordénelas de forma congruente conforme a lo aprendido.

( ) Coloque la perrilla en la velocidad de 600 rpm, poner en marcha el instrumento.

( ) Coloque el recipiente en la base del viscosímetro de velocidad variable Fann VG debajo de la camisagiratoria y sumerja la manga en la muestra de fluido hasta la marca indicadora.

( ) Tome una muestra del fluido de control en el sistema de circulación (presa de asentamiento o descargadel pozo en la línea de flujo). Anote el origen de la muestra.

( ) Vaciarlo a través de la malla del embudo para eliminar los sólidos indeseables.

( ) Espere a que el dial se estabilice y anote la lectura que señale.

( ) Sin tardar más de cinco minutos vaciar el fluido en el recipiente adecuado.

Ejercicio 4Instrucciones.- Conteste falso (f) o verdadero (v) dentro del paréntesis

1.- El análisis para saber el contenido de calcio es importante en áreasdonde el agua salada de la formación puede contaminar el fluido decontrol.

( )

2.- La determinación de cloruros es importante cuando se perfora cementoutilizando fluido bentonítico, ya que estos se incorporan al sistemaocasionando una contaminación excesiva.

( )

3.- La alcalinidad determinada por el análisis químico equivale al númerode centímetros cúbicos de ácido sulfúrico utilizados durante la prueba paraalcanzar el punto final a partir de un centímetro cúbico de filtrado.

( )

4.- La concentración de calcio se mide en partes por millón. ( )

5.- cuando se determinar el contenido de líquidos y sólidos, ladeterminación de sólidos se calcula por la diferencia entre el volumen delfiltrado y el volumen de muestra del fluido.

( )

6.- Para determinar la fuerza de gelatinosidad es necesario tomar en cuentala temperatura de la muestra.

( )

7.- para determinar la viscosidad aparente, no es de gran importancia elvalor de la temperatura original.

( )







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Actividades complementarias

1) De las doce pruebas vistas en el capitulo, seleccione la que usted le haya parecido más complicada ytrate de explicarla en su grabadora o algún compañero del curso.

2) Escriba en una pagina de qué manera le pueden servir los conocimientos adquiridos en el capitulo enel momento en que usted se encuentre trabajando como Encargado de Operación de Equipo.

3) Escriba en un a tarjeta las unidades de medida de cada una de las características determinadas en lasdoce pruebas.







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CAPITULO IIIAUMENTO O DISMINUCIÓN DE LA DENSIDAD DE UN

FLUIDO DE CONTROL

Objetivos

Después del estudio de esta unidad usted: Calculará la cantidad de material densificante a agregar para aumentar en la proporción

deseada la densidad de un fluido de control. Calculará la cantidad de agua o diesel que debe agregarse a un fluido de control para

disminuir su densidad al valor deseado. Calculará el peso de la sarta de tubería tanto en el aire como sumergida en un fluido. Calculará el factor de flotación. Calculará la lectura de registro del indicador de peso.

Introducción

Usted como encargado de la calidad de los fluidos de control, requiere como requisito indispensablepara manejar correctamente a tu mismo fluido de control, mantener el valor de la densidad en el punto quese requiera para evitar arrancones o descontroles de pozos y también pérdidas de fluidos, así como daños ala formación cuando la presión hidrostática es demasiado alta.

En la primera parte de este capítulo, usted encontrará fórmulas sencillas para aumentar o disminuir ladensidad de un fluido. La aplicación de las mismas le permitirá operar con seguridad.

A mayor densidad del fluido, la tubería recibirá también mayor empuje hacia arriba, lo cual esimportante en el manejo de su sarta.

En la segunda parte estudiaremos el efecto de flotación que le permitirá calcular el peso de la tuberíasumergida en el fluido; con las fórmulas usted podrá detectar cualquier anomalía en el peso de su sarta detrabajo, lo cual le facilitará realizar mejores moliendas y manejar eficazmente empacadores o accesorios deproducción.

El desconocimiento de la pérdida de peso por el efecto de floración ha originado atropamientos dealgunas herramientas y en ocasiones “pescados”, que han provocado desde el abandono de algún intervalode producción hasta la pérdida total del pozo.

Cuando usted introduce tubería en el pozo, el indicador de peso es el instrumento vital para verificar elpeso de la tubería, sarta de trabajo o aparejo de producción. Encontrará una fórmula sobre esto.

Como es muy importante que se familiarice con las fórmulas que se exponen, ya que de esto dependeráuna óptima operación en los pozos, en la tercera parte encontrará una serie de problemas resueltos, para queusted los analice detenidamente y comprenda mejor los procedimientos.







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CONDHUCE, S.C.

1. Fórmulas para aumentar o disminuir la densidad de un fluido de control

Introducción. Como ya sabes, la densidad es la masa de un material en relación al volumen queocupa, pero para efecto de cálculos de campo se maneja el concepto de peso y se expresa en la fórmulasiguiente:

De estas fórmulas se deduce que si tú conoces el valor de dos de los elementos, siempre podráscalcular el valor del tercero. Obviamente ¿verdad?

Ejemplos

1.- Calcule la densidad: Peso del fluido = 53 ton Volumen = 50 m3

Respuesta

ρ = P ; P = 53,000 kg = 1.06 kg/lt = 1.06 gr/cm3

V 50,000 lt

2.- Calcule el peso: Densidad = 1.06 kg/lt, gr/cm3, ton/m3

Volumen = 50 m3

Respuesta

P = ρ x V ; P = 1.06 kg/lt x 50,000 lt = 53,000 kg = 53 ton

DENSIDAD = PESO ; ρ = P ( gr/cm3 , kg/lt, ton/m3)VOLUMEN V

De ésta, se derivan matemáticamente las dos fórmulas siguientes:

PESO = DENSIDAD x VOLUMEN P = ρ x V (gr, kg, ton)

VOLUMEN = PESO V = P ( cm3, lt, m3)DENSIDAD ρ







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CONDHUCE, S.C.

3.- Calcule el volumen: Peso = 53 ton Densidad = 1.06 kg/lt

Respuesta

V = P ; V = 53,000 kg = 50,000 lt = 50 m3

ρ 1.06 kg/lt

1.1 Fórmula para Aumentar la DensidadPara conocer el peso por litro que se debe agregar a un fluido para obtener una densidad final deseada,

se debe tomar en cuenta la densidad final (ρf) que se pretende y la densidad original (ρo) que tiene el fluido.De la misma forma, es importante relacionar con estos valores, será necesario calcular la cantidad delmaterial a agregar según el volumen del fluido que se requiera acondicionar.

Ejemplos

1.- Se desea aumentar la densidad de un fluido de ρ = 1.05 gr/cm3 , utilizando como material densificante labarita cuya densidad es de 4.2 gr/cm3.

El volumen que se acondicionará es de 30 m3.

P = Vo ( ρf – ρo)1 – ρfρa

P = Peso del material agregado en kg ó tonρf = Densidad final en gr/cm3, kg/lt, ton/m3

ρo = Densidad original en gr/cm3, kg/lt, ton/m3

ρa = Densidad del material densificante en gr/cm3, kg/lt, ton/m3

Vo = Volumen de fluido al cual se le va ha aumentar la densidad en m3

Datos

ρf = 1.20 gr/cm3

ρo = 1.05 gr/cm3

ρa = 4.2 gr/cm3

Vo = 30 m3







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CONDHUCE, S.C.

Sustitución en la fórmula.

Un saco de barita pesa 50 kg. Por lo tanto, se necesitarán:

2.- Se requiere aumentar la densidad de una salmuera sódica viscosificada con densidad original de 1.05gr/cm3, empleando como material densificante el carbonato de calcio, con ρ = 2.70 gr/cm3. El volumen poracondicionar es de 40 m3.

En este ejemplo usted aplicará la fórmula sin incrementar el volumen original y el peso lo obtendrá enkg/lt.

Sustitución en la fórmula

Puesto que se requiere el volumen en litros, entonces:

40 m3 x 1000 = 40,000 lt

30m3 (1.20 ton/m33– 1.05 ton/m3) 30 m3 x 0.15 ton/m3 4.5 tonP = = = = 6.3 ton

1 – 1.20 ton/m3 1 – 0.286 0.7144.2 ton/m3

6,300 kgNúm. de sacos = = 126 sacos

50 kg/sc

Datos

ρf = 1.35 gr/cm3

ρo = 1.05 gr/cm3

ρa = 2.70 gr/cm3

1.35 – 1.05 0.30 0.30P = = = = 0.60 kg/lt

1 – 1.35 1 – 0.50 0.502.70







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CONDHUCE, S.C.

Si en cada litro hay que agregar 0.60 kg, entonces:

40,000 lt x 0.60 kg/lt = 24,000 kg

Un saco de carbonato de calcio pesa 50 kg, por lo tanto, se necesitarán:

1.2 Fórmula para Disminuir la Densidad

Con frecuencia es necesario disminuir la densidad de un fluido de control, para lo cual, es precisocalcular el volumen del fluido por agregar en litros. Para realizar este cálculo se debe relacionar la densidadoriginal con la densidad final o deseada, se debe también tomar en cuanta la densidad del material agregadoy por supuesto el volumen original del fluido.

Estas relaciones aparecen en la siguiente fórmula que le será de gran utilidad en su trabajo diario.

La siguiente fórmula derivada matemáticamente de la primera, le servirá para aplicarla en los casosen que desee comprobar a qué densidad disminuyó el volumen acondicionado.

24,000 kgNúm. de sacos = = 480 sacos

50 kg/sc

Va = ρo – ρf Voρf ρa

Va = Volumen del fluido por agregar en litros.ρf = Densidad final en gr/cm3

ρo = Densidad original en gr/cm3

ρa = Densidad del material agregado en gr/cm3

Vo = Volumen original del fluido en litros.

ρf = ρo - Va ( ρo - ρa)Vf

ρf = Densidad final del fluido en gr/cm3

ρo = Densidad inicial u original del fluido en gr/cm3

Va = Volumen del fluido agregado en litrosVf = Volumen final de fluido en litrosρa = Densidad de fluido agregado en gr/cm3







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CONDHUCE, S.C.

Observación

Cuando vaya disminuyendo la densidad de un fluido calcule el volumen de agua o diesel para tomar laprecaución necesaria y que el aumento de volumen de las presas no se derrame y se desperdicie elexcedente. Al mismo tiempo agregue el material viscosificante para mantener la viscosidad a un valoradecuado (aprox. de 50 a 80 seg.).

EjemploSe tiene un fluido bentonítico al que se desea disminuir la densidad, con los siguientes datos, calcule

el volumen de agua por agregar.

ρo = Densidad original = 1.40 gr/cm3

ρf = Densidad final = 1.25 gr/cm3

ρa = Densidad del materialpor agregar (agua dulce)

= 1.00 gr/cm3

Vo = volumen original = 15,000 lt

Solución:

Respuesta

Deberán agregarse 9,000 lt (9m3) de agua dulce para disminuir la densidad del 1.40 gr/cm3 a 1.25gr/cm3.

Volumen original 15,000 lt

Volumen agregado 9,000 lt

Volumen final = 24,000 lt

ρo - ρf

Fórmula: Va = Voρf – ρa

1.40 – 1.25 0.15Va = 15,000 = x 15,000

1.25 – 1.00 0.25

Va = 9,000 lt







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CONDHUCE, S.C.

El volumen final será de 24,000 lt (24 m3)

SI EN ESTE MISMO EJEMPLO UTILIZAMOS LA FÓRMULA DE COMPROBACIÓN

9,000ρf = 1.40 – ( 1.40 – 1.00 ) = 1.40 – (0.375 x 0.40)

24,000

ρf = 1.40 – 0.15

ρf = 1.25 gr/cm3







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CONDHUCE, S.C.

2. FORMULAS PARA CALCULAR EL PESO DE TUBERÍA EN EL AIRE Y EL VALOR DELEFECTO DE FLOTACIÓN

2.1 Fórmula para Calcular el Peso en el AirePara evitar accidentes peligrosos, usted debe conocer el peso de tubería en el aire o de una sarta de

trabajo compuesta de diferentes tuberías y las trabarrenas. Para calcular este peso con presición, se usa lasiguiente fórmula:

Ejemplo

¿Cuál será el peso en el aire de 1000 m de tubería de 2 3/8 pg 8 h.r.r con peso 4.7 lb/pie?

Pta = 4.7 x 1.49 x 1,000Pta = 7,003 kg.

ObservaciónCuando una sarta de trabajo tiene distintos diámetros y pesos, entonces se deberá calcular cada

sección para conocer su peso total en el aire.

2.2 Fórmula para Calcular el Efecto de FlotaciónCon la siguiente fórmula calcularemos el efecto de flotación ejercido por el fluido en base a su

densidad y la densidad del material que se sumerge en él.

Pta = Ptp x 1.49 x LPta = Peso de la tubería en el aire en kg.Ptp = Peso de la tubería o lastrabarrenas en lb/pie.1.49 = Factor para convertir lb/pie a kg/m.L = Longitud de tubería o lastrabarrenas en m.

ρf

F = 1 –ρm

F = Factor de flotaciónl = Constanteρf = Densidad del fluido de control (gr/cm3)ρm = Densidad del material a sumergir (gr/cm3)







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CONDHUCE, S.C.

Ejemplo

¿Qué factor de flotación ejercerá un fluido de control con densidad 1.50 gr/cm3 en donde se sumerge unmaterial de acero con densidad de 7.85 gr/cm3 ?

Solución

Observación

Para tuberías construidas de acero se empleará como densidad del material: 7.85 gr/cm3 que es elvalor promedio de la densidad con que se fabrican.

Para tubería de aluminio se empleará también la densidad promedio de fabricación de las mismas:3.21 gr/cm3 .

2.3 Fórmula para Calcular el Peso de una Tubería ó Sarta de Trabajo Sumergida en un Fluido deControl

EjemploSe tiene un pozo lleno con fluido de control de 1.20 gr/cm3 de densidad y en su interior una tubería

de producción de acero de 3 1/2 pg, 8 h.r.r. con peso de 9.3lb/pie a una profundidad de 2,500 m. ¿Cuál seráel peso de la tubería sumergida en el fluido?

1.50F = 1 - 1 – 0.191

7.85

F = 0.809

ρf

Ptf = Pta 1 –ρm

Ptf = Peso de la tubería sumergida en el fluido en kg.Pta = Peso de la tubería en el aire en kg.

1 = Constante.ρf = Densidad del fluido de control en gr/cm3.ρm = Densidad del material de la tubería sumergida en gr/cm3.







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CONDHUCE, S.C.

Solución

1er. Paso. Aplicando la fórmula respectiva calcular el peso de la tubería en el aire para despuésusar este dato en la fórmula que nos ocupa.

Pta = Ptp x 1.49 x LPta = 9.3 x 1.49 x 2,500Pta = 34,642.5 kg.

2do. Paso. Utilizando la fórmula:

RespuestaEl peso de la tubería sumergida en el fluido es de 29,342.2 kg.

ObservaciónSi la tubería en el aire pesaba 34,642.5 kg y sumergida pesa 29,342.2 kg, esto quiere decir que recibe

un empuje cuyo valor es la diferencia del peso.

34,642.5 – 29,342.2 kg

2.4 Fórmulas para Conocer el Valor que Registrará el Indicador de PesoEl valor del peso total de las tuberías sumergidas en un fluido dentro del pozo, se controlan y

registran en la superficie con el instrumento conocido como indicador de peso considerando la carátula y eldial que le corresponda. Para calcular el valor real que marcará el indicador de peso le servirá la siguientefórmula:

Ptf = 34,642.5 x 1 - 1.207.85

Ptf = 34, 642.5 (1 – 0.153)Ptf = 34, 642.5 x 0.847Ptf = 29,342.2 kg.

Pind = Ptf + Pa

Pind = Peso en el indicador en kg.Ptf = Peso de la tubería sumergida en el fluido en kg.Pa = Peso del aparejo de elevación (polea viajera) en kg.







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CONDHUCE, S.C.

Ejemplo¿Qué lectura registrará el indicador de peso al tener una tubería sumergida con valor de 29,342.2 kg y unaparejo de elevación de 6,000 kg?

Respuesta

Pind = 29,342.2 + 6,000Pind = 35,342.2 kg.

2.5 Desarrollo de ProblemasCon objeto de que te familiarices con el empleo de las fórmulas aprendidas, encontrarás en esta

sección dos ejercicios con problemas resueltos. Antes de conocer las respuestas sería conveniente que tratesde resolverlos y comparar después sus respuestas.

Ejercicio 1

Observe el esquema adjunto y analícelo junto con los datos complementarios.1ª. Sección – TP 3 1/2 pg IF Aluminio de 7.87 lb/pie.

2ª. Sección – TP 3 1/2 pg IF Grado G de 9.05 lb/pie.3ª. Sección – Lastrabarrenas 4 ¾ pg con peso de 46.7 lb/pie.

Figura 21







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CONDHUCE, S.C.

CALCULE LOS SIGUIENTES VALORES:

Solución

1.1.- Cálculo del peso total de la sarta en el aire.

Fórmula: Pta = Ptp x 1.49 x L

1ª. Sección de tuberíaPta = 7.87 x 1.49 x 2,500 = 29,315.75 kg.

2ª. Sección de tuberíaPta = 9.5 x 1.49 x 1,900 = 26,894.5 kg.

3ª. Sección de lastrabarrenasPLB = 46.7 x 1.49 x 100 = 6,958.3 kg.

El peso total será la suma de las tres secciones:PT = 29,315.75 + 26,894.5 + 6,958.3

RespuestaPeso total de la sarta en el aire = 63,168.55 kg.

1.1. El peso total de la sarta en el aire.1.2. El peso total de la sarta sumergida en un fluido de control condensidad de 0.85 gr/cm3.1.3. El peso total de la sarta sumergida en un fluido de controlcon densidad de 1.12 gr/cm3.1.4. El peso total de la sarta sumergida en un fluido con densidadde 1.25 gr/cm3.







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CONDHUCE, S.C.

1.2.- Cálculo del peso total de tubería sumergida con ρ = 0.85 gr/cm3.

1ª. Sección de Tubería


3ª. Sección de Lastrabarrenas

El peso total será la suma de las tres secciones.

Ptf = 21,553.01 + 23,982.36 + 6,204.85

RespuestaPeso total de la sarta sumergida en el fluido = 51,740.22 kg.

Fórmula: Ptf = Pta 1 - ρf

ρm

Ptf = 29,315.75 1 - 0.85 = 21,553.01 kg3.21

Ptf = 26,894.5 1 - 0.85 = 23,982.36 kg7.85

PLB = 6,958.3 1 - 0.85 = 6,204.85 kg7.85







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CONDHUCE, S.C.

1.3.- Cálculo del peso total de tubería sumergida con ρ = 1.12 gr/cm3.





Ptf = 19,087.20 + 23,057.32 + 5,965.52

RespuestaPeso total de la sarta sumergida en el fluido = 48,110.04 kg


ρm

Ptf = 29,315.75 1 - 1.12 = 19,087.20 kg3.21

Ptf = 26,894.5 1 - 1.12 = 23,057.32 kg7.85

PLBF = 6,958.3 1 - 1.12 = 5,965.52 kg7.85







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CONDHUCE, S.C.

1.4.- Cálculo del peso total de tubería sumergida con ρf = 1.25 gr/cm3.





Ptf = 17,899.96 + 22,611.94 + 5,850.29

RespuestaPeso total de la sarta sumergida en el fluido = 46,362.19 kg


ρm

Ptf = 29,315.75 1 - 1.25 = 17,899.96 kg3.21

Ptf = 26,894.5 1 - 1.25 = 22,611.94 kg7.85

PLBf = 6,958.3 1 - 1.25 = 5,850.29 kg7.85







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio 2

Observe el esquema muestra del estado mecánico de un pozo con una sarta de trabajo y datoscorrespondientes de cada sección de tubería que son:1ª. Sección – TP 3 1/2 pg Aluminio = 2,600 m.2ª. Sección – TP 3 1/2 pg Acero = 1,800 m.3ª. Sección – TP 2 7/8 pg Acero = 1,200 m.4ª. Sección. Lastrabarrenas 3 1/8 pg = 130 m.

Figura 22







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CONDHUCE, S.C.

El pozo está lleno con fluido de control Cromolignosulfonato emulsionado con densidad de 1.50gr/cm3.

Calcule los siguientes valores:

1.- Cálculo del peso total de la sarta en el aire.

Fórmula: Pta = Ptp x 1.49 x L

1ª. Sección de TuberíaPta = 7.87 x 1.49 x 2,600 = 30,488.38 kg.

2ª. Sección de TuberíaPta = 9.5 x 1.49 x 1,800 = 25,479 kg.

3ª. Sección de TuberíaPta = 8.75 x 1.49 x 1200 = 15,645 kg.

4ª. Sección de LastrabarrenasPLB = 23.4 x 1.49 x 130 = 4,532.58 kg.

El peso total será la suma de las cuatro secciones:PT = 30,488.38 + 25,479 + 15,645 + 4,532.58

RespuestaPeso total de la sarta en el aire = 76,144.96 kg.

2.- Cálculo del peso total de tubería sumergida en el fluido.


1.- El peso total de la sarta en el aire.2.- El peso total de la sarta sumergida en el fluido.3.- ¿Qué lectura registrará el indicador de peso al tenerun aparejo de elevación que pesa 7,000 kg?


ρm

Ptf = 30,488.38 1 - 1.50 = 16,241.47 kg3.21







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CONDHUCE, S.C.



4ª. Sección Lastrabarrenas


Ptf = 16,241.47 + 20,610.40 + 12,655.51 + 3,666.48

RespuestaPeso total de la sarta sumergida en el fluido = 53,173.86 kg.

3.- Cálculo de lectura que registrará el indicador de peso

Formula: Pind = Pt + PaPind = 53,173.86 + 7,000

RespuestaPind = 60, 173.86 kg.

NOTA: Estos cálculos son para tuberías de acero. Si se observan detenidamente los valores obtenidos en laTabla 1, por ejemplo: Si una tubería pesa en el aire 35,000 kg. al sumergirla en un fluido con densidad de1.10 gr/cm3, ésta perderá en 14% en peso que equivale a 4,900 kg correspondiendo a este porcentaje unfactor de flotación de 0.860.

El mismo ejemplo al introducirla en un fluido con densidad de 2.20 gr/cm3 perderá el doble del pesoanterior (28%). Esto confirmará que a mayor densidad, mayor será la pérdida o disminución de peso por elefecto de flotación.

Ptf = 25,479 1 - 1.50 = 20,610.40 kg7.85

PLBf = 4,532.58 1 - 0.85 = 3,666.48 kg7.85

Ptf = 15,645 1 - 1.50 = 12,655.51 kg7.85







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CONDHUCE, S.C.

TABLA 1Disminución de peso por efecto de flotación y porcentaje (%) de pérdida

en peso para diferentes densidades de los fluidos de control para tuberías de acero

Densidadgr/cm3

Factor de flotaciónF = 1 – (ρf / ρm )

% Pérdida de peso(ρf / ρm)

0.82 0.895 10.40.85 0.892 10.80.88 0.888 11.20.91 0.884 11.60.94 0.880 12.00.97 0.876 12.31.00 0.873 12.71.05 0.866 13.41.10 0.860 14.01.15 0.853 14.61.20 0.847 15.31.25 0.841 15.91.30 0.834 16.61.35 0.828 17.21.40 0.822 17.81.45 0.815 18.51.50 0.809 19.11.55 0.803 19.71.60 0.796 20.41.65 0.790 21.01.70 0.783 21.61.75 0.777 22.31.80 0.771 23.01.85 0.764 23.61.90 0.758 24.21.95 0.752 24.82.00 0.745 25.52.05 0.739 26.12.10 0.732 26.82.15 0.726 27.42.20 0.720 28.02.25 0.713 28.7







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CONDHUCE, S.C.

Resumen-conclusiónDurante el desarrollo de este capítulo has conocido varias formulas que te permitirán determinar

condiciones importantes para el manejo de su luido y de su sarta de trabajo. Es necesario que sepas conclaridad qué resultado te arroja cada fórmula. A continuación las citaremos haciendo hincapié en estosresultados.

1.- Fórmula para determinar la cantidad de peso material que se debe agregar por m3 paraincrementar la densidad a un valor deseado.

2.- Fórmula para determinar volumen del fluido en litros por agregar, para disminuir la densidad alpunto deseado.

3.- Fórmula para determinar el valor final de la densidad de un fluido y puede servir paracomprobar el aumento o disminución logrado.

4.- Fórmula para conocer en kg el peso de la tubería en el aire o de una sarta de trabajo compuesta dediferentes tuberías y lastrabarrenas.

Pta = Ptp x 1.49 x L

5.- Fórmula para determinar el factor de flotación de un fluido.

6.- Fórmula para conocer el peso de una tubería o sarta de trabajo, sumergida en un fluido de control.

Fórmula para calcular el valor que debe registrar el indicador de peso.Pind = Ptf + Pa

P = Vo ( ρf - ρo )1 - ρf

ρa

Va = ρo - ρf VoρF - ρa

ρf = ρo Va ( ρo - ρa)Vf

F = 1 – ρf

ρm

Ptf = Pta 1 – ρf

ρm







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio de auto evaluación“Confirme si aprendió”

Ejercicio 1

Instrucciones.- Escriba en la línea la utilización de cada una de las fórmulas que ha continuaciónaparecen.

6.- Ptf = Pta 1 – ρf _________________________________ρm

4.- P = Vo ( ρf - ρo ) _________________________________1 - ρf

ρa

3.- Pta = Ptp x 1.49 x L _________________________________

5.- Pind = Ptf + Pa _________________________________

1.- ρf = ρo Va ( ρo - ρa) ________________________________Vf

2.- F = 1 – ρf _________________________________ρm







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio 2

Instrucciones.- Exprese las equivalencias de las abreviaturas contenidas en las fórmulas siguientes:

ρf = ρo Va ( ρo - ρa)Vf

ρf =ρO =Va =Vf =ρa =

F = 1 – ρf

ρm

F =l =ρf =ρm =

Pta = Ptp x 1.49 x L

Pta =Ptp =1.49 =L =







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio 3

Instrucciones.- Resuelva los siguientes problemas aplicando la fórmula respectiva.

1. Se tienen un fluido con volumen de 50 m3 cuya densidad es de 1.08 gr/cm3 y se pretendeincrementar ésta a 1.43 gr/cm3, utilizando como material densificante el Carbonato de Calciocuya densidad es de 2.7 gr/cm3 .¿Qué cantidad de Carbonato de Calcio se utilizará, si un sacopesa 50 kg?

2. Se tiene un volumen de 30 m3 de fluido bentonítico con densidad de 1.85 gr/cm3; se deseadisminuir la densidad a 1.40 gr/cm3. ¿Qué volumen de agua dulce de 1.00 gr/cm3 se deberáagregar?

3. Se agregarán 15 m3 de diesel (ρ = 0.82 gr/cm3)a 40 m3 de fluido bentonítico con densidad de1.45 gr/cm3 para emulsionarlo. Calcule qué densidad final se obtendrá.

4. Calcule el factor de flotación para cada una de las densidades siguientes:

Densidad Factor Tubería que usa

1.28 gr/cm3 ______________________ De acero1.43 gr/cm3 ______________________ De aluminio1.72 gr/cm3 ______________________ De acero1.84 gr/cm3 ______________________ De aluminio

5.Calcular el peso de una sarta de trabajo que se encuentra sumergida en un fluido de control condensidad de 1.29 gr/cm3. Las secciones son las siguientes:

Tubería de aluminio 3 ½ pg IF 7.87 lb/pie longitud 2,300 m.Tubería de acero 3 ½ pg IF 9.5 lb/pie longitud 2,150 m.Lastrabarrenas de 4 ¾ pg D.E. 46.7 lb/pie longitud 86 m.







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CONDHUCE, S.C.

CAPITULO IVCONTAMINACIÓN DE LOS FLUIDOS DE CONTROL Y TRATAMIENTOS

Objetivos

Después del estudio de esta unidad podrás: Identificar los problemas más comunes, que por efecto de contaminación tienen los

fluidos de control. Detectará las alteraciones que sufren los fluidos por estas contaminaciones. Determinará las acciones a seguir para resolverlos.

Introducción

Cuando manejes fluidos de control para perforar, terminar y reparar los pozos, tendrás siempreproblemas en el empleo de ellos ya que de cualquier forma los líquidos o materiales que aportan losyacimientos, así como los fenómenos físicos causados por temperatura, afectarán a las propiedades delfluido.

Deberás afrontar este tipo de problemas, por lo que se hace necesario que conozcas las alteracionesen los fluidos de control llamadas comúnmente contaminaciones.

De la forma en que apliques los conocimientos a este temas, tendrás la oportunidad de efectuar unabuena operación, redituando a tu empresa los beneficios traducidos en una mejor productividad y economía.

A continuación se presentan 8 esquemas, cada uno representa un problema especifico en fluidosbentoníticos, enumerándose los síntomas o indicadores del problema y describiéndose las acciones parasolucionarlo.







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Perdidade

fluido

SITUACIÓN PROBLEMA INDICADORES O SÍNTOMAS

Pérdida de presión en labomba reciprocante.

Disminución en elvolumen de las presas.

Pérdida completa decirculación.

TRATAMIENTOSOLUCIÓN

Para solucionar este problema: Disminuya la densidad y la densidad equivalente de

circulación, siempre que sea posible.En caso necesario agregua:

Material para combatir la pérdida de circulación (obturantegranular fino o grueso).

Si persiste la pérdida: Colocar un tapón para control de pérdida de circulación.

Si continúa: Colocar un tapón de cemento o permanente.







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BAJOpH


pH POR DEBAJO DE 7

TRATAMIENTO SOLUCIÓN

Si este es el caso agregar: Sosa cáustica para ajustar el pH.

Si el pH es bajo como resultado de flujo de agua salada agregar: Sosa cáustica e inhibidor de corrosión siempre y cuando se pueda

tolerar la contaminación.

ALTOpH


pH POR ARRIBA DE 9.5


No se requiere de ningún tratamiento. El bircabonato de sodio bajará el pH si fuera necesario.







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GELIFICACIÓNA ALTA

TEMPERATURA


Circulación difícil deromper.

Alta viscosidad. Alta resistencia de geles. Disminución de la

alcalinidad. Aumento del filtrado


Para solucionar esta situación problema: Reduce la concentración de sólidos por medios mecánicos y por

dilución con agua.Agregua:

Agentes reductores de viscosidad como Lignex y Supercaltex de5 a 25 kg/m3 hasta 150°C de temperatura.

Dicromato de sodio de 0.5 a 1 kg/m3 para alta temperatura.







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CONTAMINACIÓNCON GAS Y ACEITE


Aumento de viscosidad. Disminución de la

densidad del fluido por laincorporación de gas oaceite.


Si se presenta este problema: Parar la bomba. Observe si fluye el pozo. Si no presentan peligro las conexiones superficiales cerrar el pozo. Tomar lectura de presiones. Eliminar el gas por pistoleo o pasar el fluido a un desgasificador si

se tiene. Ajustar el fluido a la nueva densidad. Circular con línea de descarga estrangulada.







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CONTAMINA-CIÓN DE AGUASALADA CON

FLUJO Ó PRESIÓN


Aumento de volumen enlas presas.

Cambio en el contenidode cloruros.

Aumento en la durezatotal.

Aumento de temperaturaen la línea de descarga.

Disminución del pH


Si se presenta estas alteraciones: Cierre el pozo. Tome lectura de presiones. Calcule la nueva densidad.

Agregar: Dispersantes: Lignex y Supercaltex de 5 a 25 kg/m3. Sosa caústica para elevar el pH de 8 a 9.5. Bentonita y Barita. Si es que la contaminación se puede tolerar, será hasta un

máximo de 35,000 ppm.







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CONDHUCE, S.C.

CONTAMINA-CION DE AGUA

SALADA SINFLUIR


Aumento de viscosidad. Aumento de

gelatinosidad Aumento de filtrado. Disminución de

alcalinidad. Disminución de

densidad.


Para solucionar este problema agregar: Dispersantes: Lignex y Supercaltex de 5 a 25 kg/m3. Sosa caústica para elevar el pH de 8 a 9.5. Bajar el filtrado con la bentonita.







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CONDHUCE, S.C.

Resumen-conclusión

CONTAMINACIÓNAL REBAJAR

CEMENTO


Aumento de viscosidad. Aumento de gelatinosidad. Aumento del pH. Pérdida de filtrado. Calcio en el filtrado.


Antes de iniciar la molienda hacer un pretratamiento al fluido de controlagregando:

1 kg/m3 de Supercaltex. 1 kg/m3 de Lignex. De 2 a 3 kg de carbonato de sodio por cada m3 de cemento en

volumen.Cuando ya esté contaminado el fluido agregar:

De 2 a 3 kg/m3 de carbonato de sodio. De 3 a 5 kg/m3 de bicarbonato de sodio. Agregar reactivos Lignex y Supercaltex de 5 a 25 kg/m3,

dependiendo del grado de contaminación.







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CONDHUCE, S.C.

A través de este capítulo conociste ya las contaminaciones más frecuentes que pueden sufrir losfluidos de control bentoníticos durante las operaciones que se realizan en perforación, reparación yterminación de pozos, y ahora ya cuentas con los conocimientos necesarios para afrontar airosamente estosproblemas.

Las contaminaciones que analizamos en el capítulo son las siguientes: Cemento Agua salada Gas o aceite Gelificación a alta temperatura Pérdida de fluido Alto y bajo potencial de hidrógeno (pH)

En este resumen-conclusión quiero hacer hincapié en algunos puntos de especial importancia en elcapítulo para que usted los tenga presente.

Cuando tú al rebajar cemento no pre-trataste el fluido de control, notarás durante este tipo deoperación un aumento de viscosidad y gelatinosidad, fenómeno que podrás constatar físicamente enlas presas. Actúa inmediatamente agregando reactivos precipitantes del calcio. Auxilia a tu fluidoverificando que la temblorina trabaje correctamente en la separación de los recortes.

Al notar incremento de viscosidad y gelatinosidad debido a contaminación con agua salada, agreguadispersantes y aumenta el potencial hidrógeno (pH), haciéndolo alcalino entre 8 y 9.5, siempre ycuando la contaminación con agua salada no sea muy severa.

Si el fluido se contaminó con gas y aceite suspende la circulación, cierra el pozo, toma lecturas depresiones, calcula su fluido ajustándolo a la densidad requerida y procede a controlar el pozo. Tomaen cuenta al cerrarlo qué tipo de fluido entró. Cerciórate de que las conexiones superficialessoportarán la presión que serán sometidas.

NO CORRAS RIESGOS

En las siguientes paginas, encontrará concentrada la información estudiada en el capítulo.Contaminación a los Fluidos De Control Bentoníticos







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CONDHUCE, S.C.

Problema Indicación Tratamiento1.- Contaminaciónal rebajar cemento.

Aumento de viscosidad,gelatinosidad, pH, pérdida delfiltrado y calcio en el filtrado.

Antes de iniciar la molienda hacer un pre tratamiento alfluido de control agregando: 1kg de Lignex, 1 kg deSupercaltex, de 2 a 3 kg de carbonato de sodio por cada m3

de cemento en volumen. Cuando está contaminado elfluido agregar: de 2 a 3 kg de carbonato de sodio, de 3 a 5kg de bicarbonato de sodio por cada m3. Agregar Lignex ySupercaltex de 5 a 25 kg/m3.

2.- Contaminaciónde agua salada sinfluir.

Aumento de viscosidad,gelatinosidad, filtrado;disminuyendo la alcalinidad yla densidad.

Agregar Lignex, Supercaltex de 5 a 25 kg/m3 y Sosacáustica para elevar el pH de 8 a 9.5 bajar el filtrado deBentonita.

3.- Contaminaciónde agua salada conflujo o presión.

Aumento de volumen en laspresas, cambio en elcontenido de cloruros,aumento de temperatura en lalínea de descarga del pozo ydisminución del pH.

Cerrar el pozo, tomar lecturas de presiones, calcular lanueva densidad. Agregar Lignex y Supercaltex de 5 a 25kg/m3 y Sosa cáustica para elevar el pH de 8 a 9.5. AgregarBentonita y Barita.

4.- Contaminacióncon agua y aceite.

Aumento de viscosidad,disminución de la densidaddel fluido por laincorporación de gas o aceite.

Para la bomba, observar si fluye el pozo y si no revistenpeligro las conexiones superficiales, cierre el pozo. Tomarlecturas de presiones. Ajustar el fluido a la nueva densidad.Circular con línea de descarga estrangulada. Eliminar elgas por pistoleo.

5.- Gelificación aalta temperatura

Circulación difícil de romper,alta viscosidad, resistencia degeles, disminución de laalcalinidad y aumento defiltrado.

Reducir la concentración de sólidos por medios mecánicosy por dilución de agua, agregar agentes reductores deviscosidad como Lignex y Supercaltex en proporción de 5a 25 kg/m3.

6.- Alto pH pH por arriba de 9.5 No se requiere de ningún tratamiento, el bicarbonato desodio bajará el pH si fuera necesario.

7.- Bajo pH pH por debajo de 7 Agregar Sosa cáustica. Si el pH es bajo como resultado deflujo de agua salada, ajustar el pH con Sosa cáustica.

8.- Pérdida defluido

Pérdida de presión en lab0omba de lodos,disminución en el volumen delas presas, pérdida total decirculación.

Disminuir la densidad y la densidad equivalente decirculación, siempre que sea posible. En caso necesarioagregar material de pérdida de circulación (obturantegranular fino o grueso). Si persiste la pérdida, colocartapón de pérdida de circulación. Si continúa, colocar tapónde cemento o mecánico.







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio de auto evaluación


Ejercicio 1Instrucciones.- Conteste verdadero ( v ) o falso ( f ) dentro del paréntesis.

1.- Cuando hay contaminación de agua salada con flujo de presión osin presión se incrementa el volumen de las presas y cambia elcontenido de cloruros.

( )

2.- La sosa cáustica sirve para disminuir la alcalinidad (pH) de unfluido de control.

( )

3.- En la contaminación con gas o aceite disminuye la densidad delfluido.

( )

4.- En la gelificación a alta temperatura la circulación es fácil deromper.

( )

5.- El bicarbonato de sodio eleva el pH ( )

6.- La pérdida de fluido se manifiesta por pérdida de presión en labomba de lodos y por disminución en el volumen de las presas.

( )







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio 2Instrucciones.- Marque con una x la respuesta correcta.

1.- Cuando existe: Aumento de viscosidad Aumento de gelatinosidad Aumento de filtrado Disminución de alcalinidad (pH) Disminución de densidad

Significa que tenemos un problema de contaminación con:( ) Gas y aceite( ) Agua salada con flujo a presión( ) Agua salada sin fluir( ) Cemento( ) Bajo pH

2.- Cuando existe: Aumento de volumen en las presas Cambio en el contenido de cloruros Aumento en la dureza total Aumento de temperatura en la línea de descarga Disminución de pH

Significa que tenemos un problema de contaminación:( ) Al rebajar cemento( ) De alto pH( ) De agua salada sin fluir( ) De agua salada con flujo a presión( ) Con gas y aceite

3.- Cuando existe: Aumento de gelatinosidad Aumento de viscosidad Aumento de pH Pérdida de filtrado Calcio en el filtrado

Significa que tenemos un problema de contaminación:( ) De gelificación( ) Al rebajar cemento( ) De agua salada con flujo a presión( ) Con gas o aceite( ) De agua salada sin fluir.







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio 3Instrucciones.- Subraye las decisiones que usted considere correctas en cada uno de los casos.

1er. Caso.- Ante un problema de contaminación al rebajar cemento, el encargado de operación de equipotomó las siguientes decisiones cuando ya estaba contaminado el fluido:

Mandó agregar de 3 a 5 kg de bircabonato de sodio por cada m3 para facilitar la precipitación de ioncalcio contenido en el cemento.

Agregar sosa cáustica para elevar el ph de 8 a 9.5. Combinar el fluido con diez litros de agua dulce por m3. Agregar Barita para aumentar la densidad del fluido. Agregar Lignex y Supercaltex de 5 a 25 kg/m3 por ser estos dispersantes reductores de viscosidad. Agregar de 2 a 3 kg/m3 de carbonato de sodio. Auxilió al fluido, verificando que la temblorina trabajara correctamente en la separación de los

recortes.

2do. Caso.- En este caso había pérdida de fluido, el encargado de operación de equipo lo detectó en lapérdida de presión de la bomba de lodos y en una grave disminución en el volumen de las presas, deinmediato:

Ordenó parar la bomba. Al ver que no existía peligro en las conexiones superficiales, mandó cerrar el pozo. Di órdenes de tomar la lectura de las presiones. Tomó medidas para ajustar el fluido a una mayor densidad. Consideró necesario agregar material de pérdida de circulación (obturante granular fino). Inició nuevamente la circulación con línea de descarga estrangulada.

3er. Caso.- En un pozo la situación problema del fluido era gelificación a alta temperatura, lo cual por la altaresistencia de geles provoca una circulación difícil de romper; había aumento de filtrado, alta viscosidad ydisminución de la alcalinidad, y el encargado de operación de equipo tomó las siguientes decisiones:

Agregar sosa cáustica par elevar el pH. Agregar obturante granular grueso y fino para reducir el filtrado. Agregó agua en la cantidad necesaria para reducir la resistencia de geles. Agregó Lignex y Supercaltex de 5 a 25 kg/m3 para reducir la viscosidad. Agregó 300 kg/m3 de Barita par aumentar la densidad del fluido en 0.2 gr/cm3

Finalmente, agregó un inhibidor de corrosión o Cromato de sodio.







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio 4Instrucciones.- Escriba dentro de los paréntesis de las columnas derechas el número que le

corresponda de la columna izquierda.

1.- Contaminación de cemento ( ) Cerrar el pozo, tomar lecturas. Ajustarla nueva densidad. Tener cuidado conlas conexiones superficiales.

2.- Contaminación de aguas salada ( ) Agregar reactivos y precipitantes delion calcio. Verificar que los recortes seeliminen en la temblorina.

3.- contaminación con gas o aceite ( ) Disminuir la densidad. Agregarmaterial obturante. Si es necesariocolocar tapón de pérdida de circulación

4.- Pérdida del fluido ( ) Agregar reactivos para bajar laviscosidad, reducir la concentración desólidos.

5.- Gelificación a alta temperatura ( ) Agregar cromolignosulfonatos ymantener el pH de 8 a 9.5 y pistolear.

Actividades Complementarias

1. Con lo que usted conoce por su experiencia en el trabajo y tomando como base el capítulo, elaboreun caso semejante a lo anterior y póngalos a consideración de su instructor o del grupo.

2. si usted conoce o participo en algún caso, trate de recordar todas y cada una de las medidas que setomaron, escríbalas y júzguelas a la luz de este capítulo comentándolas, si es posible, con el grupo ocon alguien de mayor experiencia.

3. Utilizando su grabadora, reflexione en voz alta tratando de encontrar las razones del porqué setomaron esas medidas en cada uno de los casos. Por ejemplo: ¿Por qué es necesario, en el caso de lacontaminación con gas y aceite, observar si fluye el pozo después de parar la bomba y revisar si nopresentan peligro las conexiones superficiales antes de cerrar el pozo?







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CAPITULO VCALCULO DE VOLÚMENES Y TIEMPOS DE CIRCULACIÓN

ObjetivosDespués del estudio de esta unidad podrás:

Calcular el volumen del interior de las sartas de tuberías y en los espacios anulares. Determinarás la cantidad de fluido de control a usar en el pozo. Calcularás el volumen de desplazamiento de las bombas de lodos. Estimarás los tiempos de circulación requeridos para el control o limpieza del pozo.

IntroducciónTú que desempeñarás una categoría operación en un equipo, tendrás la necesidad de conocer la

cantidad de fluido de control y limpieza que requiere el pozo que intervendrá; también te será necesarioconocer y calcular con exactitud los tiempos de circulación para controlar o limpiar el pozo.

Tú, como responsable del pozo en estos importantes aspectos, te diré que el equipo de trabajo confíaen tus conocimientos y habilidades para ayudarte a realizar el trabajo eficientemente.

1. Volúmenes En Interiores De TuberíasSabes que en la industria petrolera se manejan diferentes tuberías como las de revestimiento, de

producción, de trabajo y herramientas (lastrabarrenas) que proporcionan peso a las barrenas o molinos.Para calcular el volumen en lt/m contenido en el interior de estas tuberías, se emplea la siguiente

fórmula:

EjemplosCalcular el volumen de las siguientes tuberías y lastrabarrenas con los datos que se proporcionan.

TUBERÍA DIAM.EXTERIOR (pg)

PESO(lb/pie)

DIAMETROINTERIOR (pg)

a) 2 3/8 4.7 1.995

b) 2 7/8 6.5 2.441

c) 6 5/8 24.0 5.921

d) 7 5/8 39.0 6.625

e) 4 1/8 34.7 2.000

f) 4 3/4 46.7 2.250

V = 0.5067 x d2

V = Volumen en litros por metro (lt/m)d = Diámetro interior de la tubería en pulgadas (pg)

0.5067 = Factor de conversión de unidades







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CONDHUCE, S.C.

Soluciones

Tuberíasa. V = 0.5067 (1.995)2 = 2.016 lt/mb. V = 0.5067 (2.441)2 = 3.019 lt/mc. V = 0.5067 (5.921)2 = 17.764 lt/md. V = 0.5067 (6.625)2 = 22.239 lt/m

Lastrabarrenase. V = 0.5067 (2.000)2 = 2.026 lt/mf. V = 0.5067 (2.250)2 = 2.565 lt/m

2.- Volúmenes en Espacios AnularesEs necesario también que sepas calcular los volúmenes en los espacios anulares, ya que la

circulación de los pozos petroleros se efectúa hacia la superficie; a través del interior de la tubería derevestimiento o agujero y el exterior de la tubería de producción o de trabajo.

La fórmula que utilizarás es:

EjemplosCalcular el volumen en los espacios anulares con los datos que se proporcionan.

Datos:D. EXT. TR

(pg)PESO

(lb/pie)D. INT. TR

(pg)D. EXT. TP

(pg)a) 7 5/8 39 6.625 (3 1/2) 3.500b) 6 5/8 24 5.921 (2 7/8) 2.875c) 4 1/2 13.5 3.920 (2 3/8) 2.375

Soluciones

a. Vea = 0.5067 ( (6.625)2 – (3.500)2 ) = 16.03 lt/mb. Vea = 0.5067 ( (5.921)2 – (2.875)2 ) = 13.57 lt/mc. Vea = 0.5067 ( (3.920)2 – (2.375)2 ) = 4.92 lt/m

Vea = 0.5067 (D2 – d12)

Vea = Volumen en el espacio anular en lt/mD = Diámetro interior de la tubería de revestimiento en pg

d1 = Diámetro exterior de la tubería de producción ólastrabarrenas en pg

0.5067 = Factor de conversión de unidades







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CONDHUCE, S.C.

3.- Volumen Total de PozoCon las fórmulas anteriores, puedes calcular el volumen en el interior de las tuberías y el volumen de

los espacios anulares; con el cálculo de estos dos elementos, podrás obtener el volumen total del pozosimplemente calculando los volúmenes por secciones y sumando al final el conjunto de volúmenesobtenidos. Analiza detenidamente el primer ejemplo y, si es posible, resuelve por tu propia cuenta elsegundo y confronte sus resultados.

Ejemplo 1Calcula el volumen total de un pozo con el siguiente estado mecánico.

Estado Mecánico

SECC. TUB. D.E. (pg) GRADO PESO (lb/pie) D.I. (pg) LONGITUDTR 6 5/8 J-55 24 5.921 1,500 mTR 6 5/8 N-80 28 5.791 1,700 mTP 2 7/8 N-80 6.5 2.441 3,146 mLB 4 1/8 34.7 2.000 54 m

Figura 23







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CONDHUCE, S.C.

SoluciónPara resolver el ejemplo deben calcularse los volúmenes de las secciones que en la figura están

señalados con números.

a. Volumen de TP 2 7/8 pgb. Volumen de LB 4 1/8 pgc. Volumen del EA entre TR 6 5/8 J-55 y TPd. Volumen del EA entre TR 6 5/8 J-80 y TPe. Volumen del EA entre TR 6 5/8 J-80 y LB

1er. Paso: Se calcula el volumen en el interior de la tubería de producción (lt/m). Sección 1 y multipliquepor su longitud.

Fórmula: V = 0.5067 x d2

Sustitución: V = 0.5067 (2.441)2 = 3.019 lt/m

Como la tubería la producción tiene una longitud de 3,146 m, se tendrá:Vtp = 3.019 x 3,146 = 9,497.77 lt.

2do. Paso: Se calcula el volumen en el interior de los lastrabarrenas (lt/m). Sección 2 y multiplique por sulongitud.

Fórmula: V = 0.5067 x d2

Sustitución: V = 0.5067 (2.000)2 = .026 lt/m

Como la longitud de los lastrabarrenas es de 54 m, se tendrá entonces:VLB = 2.026 x 54 = 109.40 lt.

3er. Paso: Se calcula el volumen del espacio anular entre la TR y la TP (lt/m). Sección 3 y multiplique porsu longitud.

Fórmula: Vea = 0.5067 (D2 – d12)

Sustitución: V ea= 0.5067 ( (5.921)2 – (2.875) 2 )= 13.57 lt/m

Al observar el esquema, se tiene la longitud de 1,500 m, entonces:Vea = 13.57 x 1,500 = 20,355 lt.

4to. Paso: Calcular el volumen del espacio anular entre TR y la TP. Sección 4 multiplique por su longitud.

Fórmula: Vea = 0.5067 (D2 – d12)








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CONDHUCE, S.C.

La longitud de esta sección es de 1,646 m, por lo tanto:

Vea = 12.80 x 1,646 = 21,069 lt.

5to. Paso: Calcular el volumen del espacio anular entre TR y los lastrabarrenas. Sección 5 y multiplique porsu longitud.

Fórmula: Vea = 0.5067 (D2 – d12)


La longitud de esta sección es de 54 m, por lo tanto:Vea = 8.37 x 54 = 452.00 lt.

RespuestaUna vez que tenemos calculado el volumen de cada una de las secciones en el sistema se efectuará la

suma de todas ellas, para obtener el volumen total del pozo.

Sección 1 = 9,497.77 ltSección 2 = 109.40 ltSección 3 = 20,355.00 ltSección 4 = 21,069.00 ltSección 5 = 452.00 lt

Volumen total = 51,438.17 lt







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CONDHUCE, S.C.

Ejemplo 2Calcule el volumen total de un pozo con el siguiente estado mecánico

Estado Mecánico

SECC. TUB. D.E. (pg) PESO (lb/pie) D.I (pg) LONGITUDTR 7 5/8 39 6.625 4050TR 5 18 4.276 1100TP 3 1/2 7.87 2.675 2000TP 3 1/2 9.5 2.992 2000TP 2 7/8 8.7 2.259 1042LB 3 1/8 23.4 1.000 108

Figura 24







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CONDHUCE, S.C.

SoluciónPara determinar el problema usted debe calcular el volumen de cada una de las secciones que forman

el sistema, en el diagrama aparecen señalados con letras:

a. Volumen de TP 3 1/3 pg Aluminiob. Volumen de TP 3 1/3 pg Aceroc. Volumen de TP 2 7/8 pgd. Volumen de LB 3 1/8 pge. Volumen del EA entre TR 7 5/8 y TP 3 1/2 pgf. Volumen del EA entre TR 7 5/8 y TP 2 7/8 pgg. Volumen del EA entre TR 5 y TP 2 7/8 pgh. Volumen del EA entre TR 5 y LB 3 1/8 pg

1er. Paso: Calcule los volúmenes interiores de las tuberías y lastrabarrenas.

Fórmula: V = 0.5067 x d2 x L

Sustituciones:Sección a.- Vtp = 0.5067 (2.675)2 x 2000 = 7,251.51 lt.Sección b.- Vtp = 0.5067 (2.992)2 x 2000 = 9,072.02 lt.Sección c.- Vtp = 0.5067 (2.259)2 x 1042 = 2,694.33 lt.Sección d.- VLB = 0.5067 (1.000)2 x 108 = 54.72 lt.

Total Vtp = 19,072.58 lt.

2do. Paso: Calcule el volumen de los espacios anulares entre las tuberías de revestimiento y las tuberías detrabajo así como los lastrabarrenas.

Fórmula: Vea = 0.5067 (D2 – d12) L

Sustituciones:Sección e.- Vea = 0.5067 ( (6.625)2 – (3.500) 2 ) 4000 = 64,129.22 lt.Sección f.- Vea = 0.5067 ( (6.625)2 – (2.875) 2 ) 50 = 64,129.22 lt.Sección g.- Vea = 0.5067 ( (4.276)2 – (2.875) 2 ) 992 = 5,035.79 lt.Sección h.- Vea = 0.5067 ( (4.276)2 – (3.125) 2 ) 108 = 466.16 lt.

Total Vea = 70,533.73 lt.







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CONDHUCE, S.C.

Respuestas

Una vez calculando el volumen de las distintas secciones de las tuberías de trabajo y el volumen delos espacios anulares de las diversas secciones que lo integran, solo será necesario sumarlos para conocer elvolumen total del pozo.

Total Vtp 0 19,072.58 ltTotal Vea = 70,533.73 ltVolumen Total del Pozo = 89,606.31 lt

4.- Calculo de Volúmenes de Desplazamiento en Bombas de Lodos

Para acondicionar el fluido, en operaciones normales, para control de pozos, o cuando se hacencambios de un fluido por otro, es importante conocer el tiempo requerido para hace un ciclo completo.

El ciclo completo de un fluido, es el movimiento total del mismo en el sistema de circulación, desdeel punto de succión de la bomba hasta regresar el punto original.

Los dos factores que intervienen en el tiempo del ciclo son: El volumen del fluido considerado. El gasto de la bomba en lt/min.

Calculo del Volumen por Embolada de la Bomba de Doble AcciónLa siguiente fórmula es la que se utiliza para calcular el volumen en litro que embolada de la bomba

reciprocante de doble acción:

Vbd = 0.02574 (2 D2 – d12) L

Vbd = Volumen bomba doble en lt/emb.0.02574 = Constante

D = Diámetro interior de la camisa en pg.d1 = Diámetro exterior del vástago en pg.L = Carrera del pistón en pg.







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CONDHUCE, S.C.

Ejemplo¿Qué volumen en lt/emb manejará una bomba de doble acción Marca CM Ideco Modelo BD-300, condiámetro de camisas de 4 1/2 pg, diámetro de lso vástagos de 2 pg y carrera del pistón de 12 pg?

Fórmula:Vbd = 0.02574 (2 D2 – d1

2) L

Datos:D = 4.5 pgd1 = 2 pg

L = 12 pg

Sustituyendo los datos en la fórmula:Vbd = 0.02574 (2 (4.5)2 – (2)2 ) 12Vbd = 0.02574 (2 (20.25) – 4 ) 12Vbd = 0.02574 (40.50 – 4 ) 12Vbd = 11.27 lt/emb

Calculo del Volumen por Embolada de la Bomba Triple de Acción SimpleLa siguiente fórmula es para calcular el volumen en litros por embolada:

Ejemplo¿Qué volumen en lt/emb, manejará una bomba triple de acción simple marca Gardner-Denver, Modelo Pz-7con diámetro de camisas de 4 1/2 pg y carrera de 7 pg?

Fórmula:Vbt = 0.0386 x D2 x L

Sustituyendo los datos en la fórmula:Vbt = 0.0386 (4.52)7Vbt = 0.0386 x 20.25 x 7Vbt = 5.47 lt/emb

Vbt = 0.0386 x D2 x L

Vbt = Volumen bomba triple en lt/emb.0.0386 = Constante

D = Diámetro interior de la camisa en pg.L = Carrera del pistón en pg.







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CONDHUCE, S.C.

ObservaciónSi se deses conocer el gasto de una bomba de doble acción o de acción simple en litros por minuto

(lt/min), se multiplicará el número de emboladas por minuto (EPM) que proporcione la bomba, por lacantidad de litros por embola (lt/emb).

EjemploEn el ejemplo anterior, ¿Qué gasto tendrá la bomba triple marca Gardner-Denver Model PZ-7, que

proporciona 5.47 lt/emb y está operando a 90 EPM?

Sustituyendo los datos en la fórmula:Qb = 5.47 x 90Qb = 492 lt/min

5.- Calculo del Tiempo de CicloEn el tiempo que se requiere para que la bomba reciprocante desplace el volumen total contenido en

el pozo (tiempo para bajar el molino y regresar a la superficie).Calcular este tiempo, le será necesario para realizar eficientemente las operaciones de reparación y

terminación de pozos.Una vez que usted conoce el volumen del pozo en litros y el gasto de la bomba en lt/min, el cálculo

es muy sencillo y se realiza con la siguiente fórmula:

Ejemplo¿Cuál será el tiempo necesario para efectuar un ciclo completo del fluido, en un pozo que tiene un volumende 45,000 litros y la bomba reciprocante proporciona un gasto de 500 lt/min?

Solución:

Qb = lt/emb x EPM

Qb = Gasto de la bomba en lt/min.lt/emb = Litros por embolada.

EPM = Emboladas por minuto.

Volumen del pozo (lt)CICLO EN MINUTOS:

Gasto de la bomba (lt/min)

45,000 ltCiclo en minutos = = 90 min.

500 lt/min

Tiempo de ciclo = 90 min = 1:30 hrs.







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CONDHUCE, S.C.

Resumen-conclusiónEn este capítulo ha conocido varias fórmulas, que le permitirán determinar la cantidad de fluido de

control a usar en el pozo, y conocer el tiempo de circulación requerido para el control o limpieza del mismo.

Estas fórmulas son de gran utilidad para su trabajo diario, es necesario que usted se familiarice conellas, con el objeto de que las aplique correctamente en el momento que las necesite; con este fin se hanpreparado una serie de ejercicios que le ayudarán en el aprendizaje.

1.- Fórmula para calcular el volumen en el interior de las tuberías (lt/m).V = 0.5067 x d2

2.- Fórmula para calcular el volumen en espacios anulares (lt/m).Vea = 0.5067 (D2 – d1

2)

3.- Fórmula para calcular el volumen en Bomba de Doble Acción (lt/emb).Vbd = 0.02574 (2 D2 – d1

2) L

4.- Fórmula para calcular el volumen en Bomba Triple Acción (lt/emb).Vbt = 0.0386 x D2 x L

5.- Fórmula para calcular el ciclo de circulación del fluido, en minutos.45,000 lt

Ciclo en minutos = = 90 min.500 lt/min







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicios de auto evaluación


Ejercicio 1Instrucciones.- Mencione para qué se utiliza cada fórmula:

Ejercicio 2Instrucciones.- Resuelva el siguiente problema con los datos que se le proporcionan.

SECC. TUB. D.E. (pg) PESO (lb/pie) D.I (pg) LONGITUDTR 7 5/8 39 6.625 4100TR 5 18 4.276 1200TP 3 1/2 7.87 2.675 2500TP 3 1/2 9.5 2.992 1500TP 2 7/8 8.7 2.259 1192LB 3 1/8 23.4 1.000 108

Del esquema anexo aplicando las fórmulas estudiadas, calcular:a) Volúmenes en interiores de tubería.b) Volúmenes en espacios anulares.c) Volumen totald) Hechos los cálculos anteriores, ahora es necesario que usted saque el ciclo completo en minutos;

suponiendo que se tiene una bomba triple con las siguientes características: Diámetro interior de camisa 4 pg. Carrera del pistón 8 pg. Emboladas por minuto 80.

1.- Vea = 0.5067 (D2 – d12) ________________________________________

2.- Vbd = 0.02574 (2 D2 – d12) L ____________________________________

3. - Vbt = 0.0386 x D2 x L _________________________________________

4.- V = 0.5067 x d2 ______________________________________________







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio 3

Instrucciones.- Escriba verdadero (v) ó falso (f) dentro del paréntesis:

1.- El volumen total del pozo se obtiene con la suma de todos losvolúmenes.

( )

2.- Los datos factores que intervienen en el tiempo de ciclo, son elvolumen del pozo y el gasto de la bomba.

( )

3.- El cálculo del tiempo de ciclo se efectúa únicamente para saber eltiempo de llenado de la T.P.

( )

4.- Para calcular el volumen contenido en el interior de cualquiertubería en (lt/m) se emplea la fórmula: Vea = 0.5067 (D2 – d1

2).( )

5.- El tiempo de ciclo se obtiene dividiendo el gasto de la bomba entreel volumen del pozo.

( )

Actividades Complementarias

1) Escriba las fórmulas vistas en este capítulo en tarjetas, desordenándolas, al azar saque una, escríbalaen un cuaderno mencionando para qué se utiliza. Continué hasta terminar con las tarjetas.

2) Al elaborar en un equipo, pida autorización al encargado de operación para obtener los datos que lepermitan calcular el volumen total del pozo y los tiempos de circulación. Con anticipación escriba enuna hoja los datos que necesite.

3) Enumere todas aquellas actividades que realiza un encargado de operación de equipo y en las cualesse requieren conocer de antemano los volúmenes y los tiempos de circulación.







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CONDHUCE, S.C.

CAPITULO VIHIDRÁULICA DE LOS FLUIDOS

ObjetivosDespués del estudio de esta unidad podrás:

Describir las diversas fases y tipos de flujo que tienen al circular los fluidos decontrol.

Enumerar los efectos que se producen al caer los recortes y los factores queintervienen para removerlos.

Calcular la velocidad de asentamiento de los recortes, así como la velocidad relativa. Calcular la velocidad del fluido en el espacio anular y establecerá correctamente el

mecanismo para el régimen de bombeo. Calcular las caídas de presión en el sistema y seleccionará correctamente las tuberías

de trabajo y bomba de fluido a utilizar.

IntroducciónUsted como encargado de operación de equipo en las operaciones de limpieza y moliendas, debe

conocer el efecto que producen las caídas de los recortes debido a un fluido más preparado o una hidráulicamal aplicada. Por lo tanto, es necesario saber calcular de acuerdo a sus características, la caída de losrecortes y establecer los regímenes de bombeo para que a través del espacio anular sea eliminado.

Cuando usted ordene poner en operación al sistema de circulación en un equipo, notará que elbombeo inicial registra una presión en el manómetro de la bomba reciprocante, ésta indudablementecorresponde a la resistencia que oponen los fluidos al tratar de circularlos.

Los flujos laminares que ocurren generalmente entre los diámetros internos de los pozos o agujeros ylos diámetros externos de las tuberías, así como los flujos turbulentos que se originan en el interior de lastuberías de producción o de trabajo, son factores preponderantes que intervienen en estas presiones.

Al conocer y aplicar sus conocimientos sobre caídas de presión, ayudará a solicitar el equipo debombeo adecuado y a seleccionar de acuerdo a la capacidad del equipo donde labore, las sartas de trabajonecesarias para cada función. Verifique la capacidad del equipo y auxilie a seleccionar las herramientas autilizar.

Considere que su participación, aparte de optimizar la función de operación, dará seguridad yconfianza al personal que tiene a su cargo.

1.- Factores que Influyen en la Limpieza del PozoLa falta de avance en las moliendas por la retrituración de los recortes; así como por el deficiente

acarreo de cortes a la superficie, puede ser originada por: Inadecuada propiedades reológicas de los fluidos. Hidráulica mal aplicada.

Usted ha estudiado ya las propiedades reológicas de los fluidos, y a esta altura debe saber determinar ymanejar adecuadamente estas propiedades. En este capítulo estudiaremos algunos factores de la







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CONDHUCE, S.C.

hidráulica que son determinantes para que la correcta eliminación de recortes en la limpieza del pozo.Estos factores son: Fases y tipos de flujo Velocidad de asentamiento de los recortes Velocidad anular Pérdida de presión en el sistema de circulación

El conocer estos factores que contribuyen a la limpieza en el interior del pozo, nos permitirá utilizarla técnica hidráulica apropiada para sacar los recortes a la superficie, con lo cual se obtendrán ventajas, talescomo:

Un pozo o agujero más limpio. Mayor eficiencia de las herramientas de molienda (barrenas, molinos) Menos pérdidas de circulación Menos riesgos de atropamiento y pegaduras con las sartas de trabajo Menor peligro de reventones en los pozos.

1.1 Fases y Tipos de FlujoAl circular los fluidos de control, atraviesan por varias fases y tipos de flujo en el interior del pozo.

Fase 1.- NO HAY FLUJO SUFICIENTE para producir un esfuerzo cortante en las paredes de tubería capazde exceder las fuerzas de fricción existente. El máximo valor de esta fuerza es el verdadero valor derendimiento en el punto A.

Fase 2.- FLUJO TIPO TAPÓN SOLIDÓ. Ocurre cuando se excede el valor de rendimiento y la presión essuficiente para mover el fluido en forma de tapón sólido (parecido a la salida de la pasta de dientes deltubo). El tapón se lubrica por una delgada película de fluido pegada a la tubería. Véase la sección A-B.

Fase 3.- FLUJO LINEAL INCOMPLETO. Sucede cuando la presión aumenta lo suficientemente para queel fluido se mueva con una velocidad diferencial. Esta diferencia se debe a la resistencia de fricción queretarda el flujo de la vecindad de la tubería y la pared del pozo o agujero, dando por resultado un máximo develocidad en la porción central del espacio anular. Sección B-C.

Fase 4.- FLUJO LAMINAR. Al aplicar mayor presión, el movimiento en la sección transversal del fluido,se hace más rápido en la parte central del espacio anular. El frente de velocidad cambia desde un frenteplano hasta tomar la forma de una parábola. Sección C-D.

Fase 5.- FLUJO TURBULENTO. Si se aumenta la velocidad del flujo, las partículas del fluido se salen delcamino paralelo y se entremezclan o chocan en forma desordenada produciendo turbulencia.







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2.- Velocidad de Asentamiento de los RecortesUna de las más importantes funciones de un fluido de control es la de transportar los recortes a la

superficie. La falla en esta unción puede provocar exceso de sólidos en el fluido, bajo promedio en lasmoliendas y atropamiento de tubería.

Esta función va a depender de: La densidad de los recortes, tomada del material que se esta moliendo. La viscosidad del fluido empleado. La velocidad ascendente del fluido en el espacio anular.

ASENTAMIENTO DE LOS RECORTESLos recortes tienden a caer a través del fluido debido a la fuerza de gravedad, al mismo tiempo son

soportados por la fuerza ejercida hacia arriba del fluido, estas dos fuerzas actúan sobre los recortes, mientrasel fluido se mueve hacia arriba por el espacio anular.

Para que los recortes sean movidos hacia la superficie, el movimiento de los mismos hacia abajodebe ser MENOR que el movimiento del fluido hacia arriba. El movimiento de los recortes hacia abajo sellama: VELOCIDAD DE ASENTAMIENTO.

Para conocer si el acarreo de recortes se realiza correctamente, es necesario calcular la velocidad deasentamiento, relacionarla con la velocidad del fluido en el espacio anular, lo cual nos dará la velocidadrelativa a la que los recortes son llevados a la superficie.

Estudiaremos en primer lugar la velocidad de asentamiento y, posteriormente, la velocidad relativa.

CALCULO DE LA VELOCIDAD DE ASENTAMIENTO DE LOS RECORTESSe obtiene con la siguiente fórmula:

21.23 L2 (Ps – Pf)Vs =

µa

Vs = Velocidad de asentamiento de una corte (en mg/seg)L = Diámetro o longitud del corte

Ps = Densidad de corte (en gr/cm3)Pf = Densidad del fluido (en gr/cm3)

µa = Viscosidad aparente (en cp)21.23 = Constante







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Ejemplo

Se desea determinar cual es la velocidad de asentamiento de las partículas de cemento al efectuar unaoperación de molienda, donde se tienen los siguientes datos:

Solución:

Datos

L = 0.31 cmP s = 3.16 gr/cm3

P f = 1.40 gr/cm3

µa = 15 cp

Fórmula

Vs = 21.23 L2 (Ps – Pf) en m/seg

µa

Vs = 4178 L2 (Ps – Pf) en pie/min

µa

Vs = 21.23 (0.31)2 (3.16 – 1.40) = 21.23 (0.0961) (1.76)15 15

Vs = 2.040 x 1.76 = 3.590 = 0.239 m/seg = 14.34 m/min15 15

Vs = 4178 (0.31)2 (3.16 – 1.40) = 41.78 x 0.0961 x1.7615 15

Vs = 706.65 = 47.11 pie/min15







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CALCULO DE LA VELOCIDAD RELATIVA

Para conocer la velocidad a la que un recorte es llevado a la superficie, se restará a la velocidad delfluido en el espacio anula, la velocidad de asentamiento de los recortes.

Ejemplo

Si se ha calculado la velocidad de asentamiento de un recorte y como en el ejemplo anteriorfuera de 47.11 pie/min. Teniendo además una velocidad promedio en el espacio anular de 150 pie/min. ¿Aqué velocidad relativa se eliminarían los recortes?

Solución:

Vr = 150 – 47.11Vr = 102.89 pie/min.

Vr = Vea – Vs

Vr = Velocidad relativa de los recortes (en pie/min.)Vea = Velocidad promedio del fluido en espacio anular (en pie/min.)Vs = Velocidad de asentamiento de los recortes (en pie/min.)

Datos

Vea = 150 pie/min.Vs = 47.11 pie/min.

Fórmula

Vr = Vea – Vs







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3.- Velocidad en el Espacio Anular

La velocidad con la que se desplaza el fluido en el espacio anular, es el tercer factor de hidráulicaque influye determinadamente en el acarreo de recortes.

Esta velocidad será variable dependiendo de los tres elementos que intervienen en ella: El gasto de la bomba de lodos La geometría del pozo El diámetro de los lastrabarrenas y tuberías de producción o de trabajo

Para obtener la velocidad anular se empleará la fórmula:

Para la velocidad en el espacio anular se utilizan las unidades siguientes:a) Pies por segundo (pie/seg.)b) Pies por minuto (pie/min.)c) Metros por segundo (m/seg.)d) Metros por minuto (m/min.)

EjemploSi tiene un pozo en circulación cuya bomba desplaza 152.5 gal/min con tubería de revestimiento de

un diámetro interior de 5.921 pg y con tubería de producción con diámetro exterior de 2.875 pg. ¿Cuál serála velocidad del fluido en el espacio anular?

Solución:

Vea = 24.51 x Q(D2 - d1

2)

Vea = Velocidad en el espacio anular (pie/min.)24.51 = Constante para obtener pie/min.

Q = Gasto de la bomba (en gal/min)D = Diámetro interior de la TR (en pg)d1 = Diámetro exterior de la TP (en pg)

Vea = 24.51 x Q(D2 - d1

2)

Sustituyendo:Vea = 24.51 x 152.5 = 3737.77

(5.921)2 – (2.875)2 26.79

Vea = 139.52 pie/min.







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CONDHUCE, S.C.

Observaciones

1. En este ejemplo se le ha proporcionado la cantidad de galones que desplaza la bomba por minuto; enla práctica, los datos sobre esta bomba se ponen así:

Bomba reciprocante de 4 ½ x 7 pg a 125 EPM, desplaza 1.22 gal/emb. Con estos datos, usted deberácalcular el valor del desplazamiento en gal/min, lo cual podrá hacerlo mediante la siguiente sencillaoperación: Q = 1.22 gal/emb x 125 emb/min = 152.5 gal/min. (Consultar el capítulo 5 inciso 4 para mayorinformación sobre el desplazamiento de bombas).

2. Como en el caso anterior, cuando no se cuanta directamente con estos datos para aplicar la fórmula,es necesario calcularlos con las fórmulas que usted ya conoce, y hacer las conversiones pertinentespara obtenerlos en las unidades que desee.

3. Si se desea obtener el valor de la velocidad anular en unidades del Sistema Métrico Decimal, seaplica la misma fórmula con el factor 0.5067 en vez de 24.51 y el gasto (Q) en litros por minutos(lt/min).

USOS DE LA VELOCIDAD ANULAR

La velocidad anular podrá aumentarse o disminuirse conforme a las necesidades de las operacionesque se ejecuten, por ejemplo: cuando se muele.

En general, altas velocidades anulares, peso mínimo y altos volúmenes de fluido, proporcionanmáximos avances de molienda en cementos suaves; en formaciones duras (cemento compacto), volúmenesmoderados de fluido serán suficientes para limpiar el pozo.

Vea = Q0.5067 (D2 - d1

2)

CEMENTO BLANDOLa velocidad de penetración esgrande y en este caso será necesariomayor velocidad anular para sacarlos recortes, limpiar el fondo delpozo y evitar el atropamiento de laherramienta de molienda.

CEMENTO DUROLa velocidad de penetración eslenta y en este caso no se requierenaltas velocidades anulares y seemplean con éxito velocidadesregulares.







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CONDHUCE, S.C.

ALTAS VELOCIDADES ANULARESEn moliendas, cuando es posible, se prefiere manejar altas velocidades anulares, ya que además de

limpiar las herramientas de molienda y el pozo, ofrecen otras importantes ventajas.Los cortes por remoción rápida no permanecen en la corriente del fluido por largos periodos, esto

conserva la densidad, lo más exactamente posible en el valor deseado.Si los recortes permanecieran en el espacio anular por más tiempo, aumentaría la densidad del

fluido al incorporarse a éste, incrementando la presión hidrostática en el pozo y con probabilidades de unapérdida de circulación.

A demás cuando los recortes permanecen en el espacio anular por un corto periodo, el grado defractura y descomposición de los cortes es menos grave, proporcionando también menor viscosidad,gelatinosidad y pérdida de agua.

La eliminación apropiada de los recortes disminuye también el peligro de herramientas atrapadas ytapadas. Con frecuencia los fluidos no desarrollan plenamente su función de acarreo de recortes, debidoexclusivamente a una velocidad anular insuficiente.

VELOCIDAD DE ROTACIÓNLa velocidad de rotación en las sartas de trabajo es otro factor que contribuye a que los recortes

sean elevados a la superficie, ya que la fuerza centrifugada producida por la tubería impulsa a los recortes alas regiones de mayor velocidad que existen en la posición central del espacio anular, donde son másfácilmente arrastrados hacia arriba.

4.- Perdidas de Presión en el Sistema de CirculaciónCuando un fluido fluye dentro de una tubería, la fricción del fluido con las paredes, origina una

caída de presión que se incrementa al aumentar la profundidad del pozo.

PRINCIPIOS GENERALES1. Con tuberías del mismo diámetro, la pérdida de presión debida la fricción es proporcional a la

longitud de la tubería y ligeramente proporcional ala velocidad del fluido.2. La pérdida de presión en tuberías de gran diámetro es menor que en las tuberías de menor diámetro a

la misma velocidad de flujo.3. a una presión dada, proporcionada por la bomba de lodos, habrá perdidas de presión a través de todo

el sistema de circulación, desde la succión de la bomba hasta la descarga en la línea de flujo.4. A mayores profundidades habrá mayores pérdidas de presión, debido al aumento de distancia con la

fuente de presión. Por eso al aumentar la profundidad de los pozos, se han tenido que adquirirequipos con bombas de lodos más potentes.

5. La pérdida de presión a través de las sartas de trabajo y lastrabarrenas, varían de acuerdo a susdiámetros interiores y longitud, así como por la velocidad del fluido.

6. En el caso de barrenas o molinos, al disminuir el tamaño de los orificios de salida habrá mayorpérdida de presión, pero habrá mayor velocidad de chorro.

7. La pérdida de presión alrededor de los lastrabarrenas, sarta de trabajos, dependerá del diámetrointerior del pozo y del diámetro exterior y longitud de cada sarta de trabajo.







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CONDHUCE, S.C.

a. Puntos para Medir Pérdidas de Presión

Para determinar la pérdida de presión en el sistema de circulación, se utilizan en la práctica deciertos puntos del sistema, que por su ubicación estratégica nos permiten calcular la pérdida de presión enellos y ofrecen aspa datos para calcular la presión total del sistema. Estos puntos aparecen en el siguientedibujo.

b. Cálculo de Pérdidas de Presión

Es necesario e importante que usted conozca como se calculan las pérdidas ó caídas de presión en unsistema de circulación. Aquí se le proporciona una fórmula sencilla, que le permitirá calcular la caída depresión en los flujos turbulentos que normalmente se producen en el interior de las tuberías de producción,sartas de trabajo, lastrabarrenas y conexiones superficiales.

FÓRMULA DE PRESTON L. MOORE

ΔΔΔΔ

Ejemplo 1Calcular la caída de presión en un circuito superficial que tiene un diámetro interior de 1 ½ pg con

longitud de 234 pies. Se cuenta con una bomba reciprocante triple de 4 ½ x 7 pg con desplazamiento de1.22 gal/emb operando a 125 EPM y el fluido de control tiene densidad de 1.32 gr/cm3.

Para aplicar en el ejemplo la fórmula anterior descrita, será necesario calcular los valores de losdatos que se requieren, aplicando las fórmulas y factores de conversión que usted ya conoce.

Datos:

P = 1.32 gr/cm3

Q = 1.22 x 125 = 152.5 gal/min x 3.785 = 577.21 lt/minL = 234 pies x 0.3048 = 71.32 m.d = 2.5 pg x 2.54 = 6.35 cm.10-5 = 0.00001

ΔP = 92.8 x 10-5 x P x Q1.86 x Ld 4.86

ΔP = Caída de presión en kg/cm2

P = Densidad del fluido de control en gr/cm3

Q = Gasto de la bomba en lt/minL = Longitud de tuberías o circuito superficial en m.d = Diámetro interior de tuberías o de circuito superficial en cm.

92.8; 10-5 ; 4.86 ; 1.86 = Constantes







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CONDHUCE, S.C.

Fórmula:

Solución:

NOTA: Como este resultado de ordinario se pide en lb/pg2, será necesario convertirlo a estas unidades,multiplicándolo por 14.22.

1.5 x 14.22 = 21.33 lb/pg2

Respuesta

La caída de presión promedio en el circuito superficial del equipo, será de 21.33 lb/pg2.

ΔP = 92.8 x 0.00001 x 1.32 (577.21)1.86 x 71.32(6.35)4.86

ΔP = 11,951.27 = 1.5 kg/cm2

7970.40

ΔP = 92.8 x 10-5 x P x Q1.86 x Ld 4.86







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CONDHUCE, S.C.

Ejemplo 2

Para que usted tenga una idea más exacta de lo que representan las caídas de presión en el interior delas tuberías cuando son ocasionadas por la fricción de las partículas suspendidas en el fluido, contra lasparedes de la tubería, presentamos a continuación un ejemplo.

Si tiene un pozo con TR 6 5/8 pg Grado N-80, Peso 28.32 lb/pie a una profundidad de 3,500m (Prof.Interior). Tiene tubería de producción de 2 7/8 pg Grado P-105 peso de 6.5 lb/pie. La bomba de lodos que seutiliza tiene un gasto de 120 gal/min. El pozo se encuentra lleno con fluido bentonítico con una densidad de1.30 gr/cm3. Calcular la caída de presión en el interior de la tubería.

Datos:P =1.30 gr/cm3

Q = 120 gal/min x 3.785 = 454.2 lt/minL = 3,500 md = 2.441 pg x 2.54 = 6.2 cm

Fórmula:

Solución:

NOTA: Multiplicando 52.12 kg/cm2 por 14.22 que es el factor de conversión será 741.14 lb/pg2.

RespuestaLa caída de presión por el interior de la tubería hasta el extremo de ella (3500m) será de 741.14

lb/pg2.

ΔP = 92.8 x 0.00001 x 1.30 (454.2)1.86 x 3,500 = 369,861.42(6.2)4.86 7096.16

ΔP = 52.12 kg/cm2

ΔP = 92.8 x 10-5 x P x Q1.86 x Ld 4.86







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CONDHUCE, S.C.

Ejemplo 3

Con el fin de que usted pondere la importancia del diámetro de la tubería para la caída de presióndentro de ella, exponemos el siguiente ejemplo con los mismos datos que el anterior, y sólo se cambiarán losdatos de la tubería.

Se tiene un pozo con TR 6 5/8 pg Grado N-80 28-32 lb/pie a una profundidad de 3500m (Pro.Interior). Tiene tubería de producción de 2 3/8 pg Grado P-105, Peso de 4.7 lb/pie y con diámetro interior de1.995 pg.

La bomba reciprocante que se utiliza tiene un gasto de 120 gal/min. El pozo se encuentra lleno confluido bentonítico con una densidad de 1.30 gr/cm3. Calcular la caída de presión en el interior de la tubería.

Datos:P =1.30 gr/cm3

Q = 120 gal/min x 3.785 = 454.2 lt/minL = 3,500 md = 1.995 pg x 2.54 = 5.06 cm

Fórmula:

Solución:

Recomendaciones Siempre calcule las caídas de presión. Obtenidos los resultados, compare si la capacidad de su bomba es la adecuada, de lo contrario

solicite el equipo de alta presión. Si la presión de bombeo es excesiva, comunique a sus superiores. Si el equipo, por su capacidad de

carga lo permite, utilice tubería de trabajo de mayor diámetro. Como notará usted, las caídas de presión en tuberías de menor diámetro siempre serán mayores que

en tuberías de mayor diámetro para flujos turbulentos. Tome en cuenta que las caídas de presión por fricción siempre serán mayores en fluidos de mayor

densidad, debido a la mayor concentración de partículas sólidas en el fluido.

ΔP = 92.8 x 10-5 x P x Q1.86 x Ld 4.86

ΔP = 92.8 x 0.00001 x 1.30 (454.2)1.86 x 3,500 = 369,861.42(5.06)4.86 2643.45

ΔP = 139.91 kg/cm2 = 1989.52 lb/pg2







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CONDHUCE, S.C.

Resumen-conclusión

Para cumplir la función de eliminación de recortes, los fluidos deben poseer condicionesreológicas apropiadas, pero aún contando con estas propiedades, la eliminación de recortes será deficiente sino si aplica correctamente la hidráulica de los fluidos. En este capitulo hemos estudiado cuatro factoresdeterminantes para el correcto manejo de la hidráulica.

1. Fases y tipos de flujo2. Velocidad de asentamiento de recortes3. Velocidad anular4. Pérdidas de presión en el sistema de circulación

En la circulación de los fluidos existen dos tipos de flujo, el laminar y el turbulento. El primero segenera comúnmente entre las paredes del interior de la tubería de revestimiento o agujero y el exterior detuberías de producción o sartas de trabajo. El segundo casi siempre se presentará en el interior de lastuberías de producción, sartas de trabajo, lastrabarrenas y en la salida de los orificios de las barrenas omolinos.

La velocidad de asentamiento que usted ya sabe calcular, depende de la forma, tamaño y densidadde los recortes. La eliminación de éstos siempre estará en unción de la velocidad del flujo en el espacioanular y de la viscosidad equivalente del fluido.

Al saber calcular las caídas de presión y conocer que son originadas por el rozamiento de laspartículas del fluido contra las paredes de la tubería, usted podrá optimizar el funcionamiento de las bombasreciprocantes adecuándolas al esfuerzo en las operaciones de circulación según las exigencias pertinentes.

La importancia que tiene el manejo de estos elementos para un encargado de operación de equipo,exige de usted un esfuerzo para familiarizarse con ellos y utilizarlos correctamente en su trabajo. Paraauxiliarlo en este esfuerzo, se han elaborado los siguientes ejercicios en los que usted reforzará lo aprendido.

No se olvide que cuenta con su Instructor, quien sentirá gran satisfacción en auxiliarlo en todas susdudas.







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Ejercicios de auto evaluación


Ejercicio 1Instrucciones.- Escriba verdadero (v) ó falso (f) en las siguientes afirmaciones.

1.- Las propiedades reológicas de los fluidos no intervienen en el acarreo de losrecortes.

( )

2.- El flujo laminar ocurre generalmente en el interior de tuberías. ( )

3.- El flujo turbulento se genera entre el interior del pozo o agujero y el exterior de lasarta de trabajo.

( )

4.- Los recortes tienden a caer al fondo del pozo debido a la fuerza de gravedad. ( )

5.- Si la velocidad de asentamiento de un recorte es de 40 pie/min., la velocidad en elespacio anular debe ser menor que la de asentamiento.

( )

6.- La pérdida de presión en tuberías de gran diámetro es menor que en las tuberías demenor diámetro.

( )

7.- A mayores profundidades habrá menores pérdidas de presión. ( )

8.- La pérdida de presión a través de las sartas de trabajo y lastrabarrenas varían deacuerdo a sus diámetros interiores y longitud, así como por la velocidad del fluido.

( )

9.- En el caso de barrenas o molinos, al disminuir el tamaño de los orificios de salida,habrá menor pérdida de presión.

( )

10.- En moliendas cuando es posible se prefiere manejar altas velocidades anulares,sobre todo si se trata de cemento blando.

( )







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CONDHUCE, S.C.

Ejercicio 2Instrucciones.- En las siguientes fórmulas anote el nombre de los elementos que integran la

fórmula.

Ejercicio 3Instrucciones.- Con estos datos reconstruya las fórmulas a las que pertenecen.

1.- Vr = Vea – VsVr = ______________________________________________________________Vea = ______________________________________________________________Vs = ______________________________________________________________

2.- ΔP = 92.8 x 10-5 x P x Q1.86 x Ld 4.86

ΔP = _____________________________________________________________P = ______________________________________________________________Q = ______________________________________________________________L = ______________________________________________________________D = ______________________________________________________________

92.8 ; 10-5 ; 4.86 ; 1.86 = ______________________________________________

1.- Velocidad de Asentamiento

µaVs21.23PsL2

Pf

2.- Velocidad en el Espacio Anular

Vea

24.51Qd1

2

D2







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Ejercicio 4Instrucciones.- Consultando en su libro las fórmulas respectivas, resuelva los siguientes problemas.

a) Se esta rebajando cemento con fluido de control con densidad de 1.20 gr/cm3 y una viscosidadaparente de 14 centipoises. Calcule la velocidad de asentamientos de un recorte de cemento cuyadensidad es de 3.16 gr/cm3 y cuyo tamaño es de 1/16 pg 0 0.16 cm.

b) Un pozo que tiene TR 7 5/8 pg. Peso de 39 lb./pie con diámetro interior de 6.625 pg y en su interioruna tubería de producción de 3 ½ pg. Se emplea una bomba triple con un volumen de 1.22 gal/emb yse tiene operando a 120 EPM. Calcules usted cuál será la velocidad anular en m/min.







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c) Mencione los nueve lugares que se toman en cuenta para calcular las pérdidas de presión en unsistema de circulación.







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ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS

1. Escriba en media pagina la importancia de eliminar los recortes a la superficie. Forme grupos decuatro, discútanlo y exponga su conclusión al grupo.

2. trate de recordar el dibujo donde se calculan las pérdidas de presión, reprodúzcalo señalando cadauna de las partes donde puede calcularse esta pérdida.

3. Busque en una enciclopedia técnica o en un libro de Física, el concepto de hidráulica y repase losprincipios generales de esta parte de la Física.







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APÉNDICERESPUESTAS A LOS EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN

Capitulo I

Ejercicio 11. (3)2. (7)3. (4)4. (5)5. (2)6. (6)7. (1)

Ejercicio 21. (f)2. (v)3. (f)4. (v)5. (f)6. (v)7. (f)8. (f)9. (f)10. (v)







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Capitulo II

Ejercicio 1Figura Filtro Prensa Baroid de Campo con sus partes.Figura Filtro Prensa de Laboratorio con sus partes.

Ejercicio 2

Determinación de la alcalinidad Con Análisis químico Contenido de líquidos y sólidos Con Retorta Baroid o Fann Filtro y enjarre a alta presión y

temperaturaCon Filtro-Prensa De Alta Presión Alta

Temperatura (AP-AT) Viscosidad plástica Con Viscosímetro Fann VG Determinación de cloruros Con Análisis Químico Gelatinosidad Con Viscosímetro Fann VG Contenido de arena Con Medidor del contenido de arena Filtrado y enjarre a baja presión y

temperaturaCon Filtro-Prensa Baroid

Punto de cadencia Con Viscosímetro Fann VG Viscosidad aparente Con Viscosímetro Fann VG Concentración de iones hidrógeno Con Método Calorimétrico y Método

Electrométrico Determinación de calcio Con Análisis Químico

Ejercicio 3(5)(4)(1)(2)(6)(3)

Ejercicio 41. (f)2. (f)3. (v)4. (v)5. (f)6. (v)7. (f)







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Capitulo III

Ejercicio 11. Para conocer la densidad final.2. Factor de flotación3. Para calcular el peso de tubería en el aire4. Fórmula para aumentar5. Para calcular el peso en el indicador6. Para calcular el peso de la tubería sumergida en el fluido

Ejercicio 2

Ejercicio 31. P = 37,204 kg

P = 744 scs2. V = 33,750 lt = 33.75 m3

3. Pf = 1.278 gr/cm3

4. factor0.8360.5540.7800.426

5. Pta = 63,387.88 kgPta = 46,564.75 kg

1.- Pf = Densidad finalPo = Densidad original

Va = Volumen del líquido agregadoVf = Volumen final

Pa = Densidad de líquidoagregado

2.- F = Factor de flotaciónl = ConstantePf = Densidad del fluido de controlPm= Densidad del material por

sumergir

3.- Pta = Peso de la tubería en el aire en kgPtp = Peso de la tubería en lb/pie

1.49 = Factor de conversiónL = Longitud en m







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Capitulo IV

Ejercicio 11. (v)2. (f)3. (v)4. (f)5. (f)6. (v)

Ejercicio 21. Agua salada sin fluir2. Agua salada con flujo o presión3. Al rebajar cemento

Ejercicio 3Usted debió subrayar:

1er. Caso Mandó agregar de 3 a 5 kg de bicarbonato de sodio por cada m3

para facilitar la precipitación del ion calcio contenido en el cemento Agregar Lignex y Supercaltex de 5 a 25 kg/m3, por ser estos

dispersantes reductores de viscocidad . Agregar de 2 a 3 kg/m3 de carbonato de sodio.

2º. Caso Ordenó parar la bomba Consideró necesario agregar material de pérdida de circulación

(obturante granular fino).3er. Caso Agregó agua en la cantidad necesaria para reducir la resistencia de

los geles. Agregó Sosa Cáustica para ajustar el pH. Agregó Lignex y Supercaltex de 5 a 25 kg/m3 para reducir la

viscosidad.

Ejercicio 41. (3)2. (1)3. (4)4. (5)5. (2)







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Capitulo V

Ejercicio 11. Para calcular volumen en espacio anular en lt/min.2. Cálculo para gasto de bomba doble en lt/emb.3. Para gasto de bomba triple en lt/emb.4. Para cálculo volumen en el interior de tuberías en lt/m.

Ejercicio 2A. V1 = 9064 litros

V2 = 6804 litrosV3 = 3082 litrosV4 = 57.72 litros

B. Vea = 64,129 litrosVea = 1,805 litrosVea = 5,543 litrosVea = 466 litrosVol. Total en E.A = 71,943 litros

C. Volumen total en pozo = Vtp + Vea

VT = 19,004.72 + 71,943VT = 90,947.72 litros

Ejercicio 31. (v)2. (v)3. (f)4. (f)5. (f)

D. Ciclo en minutos = 90,947.72395.3

Tiempo de ciclo = 230 minutos= 3:50 horas







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Capitulo VI

Ejercicio 1

1. (f)2. (f)3. (v)4. (f)5. (f)6. (v)7. (f)8. (v)9. (f)10. (v)

Ejercicio 2

1. Vr = Velocidad relativaVea = Velocidad en espacio anular

Vs = Velocidad de asentamiento

2. ΔP = Caída de presión en kg/cm2.P = Densidad del fluido en gr/cm3.

Q = Gasto de la bomba en lt/m.L = Longitud de TP o circuito superficial en m.92.8; 10-5; 4.86; 1.86 = Constantes

Ejercicio 3

1. Vs = 21.23 L2 (Ps – Pf)

µa

2. Vea = 24.51 x Q(D2 – d1

2)







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Ejercicio 4

a) Vs = 0.076 m/seg.Vs = 0.076 x 3.28 = 0.249 pie/segVs = 0.249 x 60 = 14.94 pie/min.

b) Vea = 113.4 pie/min.Vea = 34.57 m/min

c)1.- ΔP en el tubo vertical.2.- ΔP en la manguera.3.- ΔP en la unión giratoria.4.- ΔP en la flecha.5.- ΔP en la sarta de trabajo.6.- ΔP en los lastrabarrenas.7.- ΔP en la salida de barrena o molino.8.- ΔP en exterior de los lastrabarrenas.9.- ΔP en exterior de la sarta de trabajo.

* ΔP significa pérdida o caída de presión.







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