popiedades y ensayos base agua
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Propiedades y Medidas Básicas
Densidad
Reología
Pérdida de fluido
Inhibición
Contenido de Sólidos
Deben lograrse en el marco de un ambiente ecológico, seguro y
efectivo desde el punto de vista de costos.
Las propiedades básicas de un fluido de perforación son:
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Densidad
Por convención se llama a la densidad el peso del lodo Las unidades son ppg o g/cc
Ocasionalmente se usan lbs/pie3 o
psi/pie
Una medición correcta y frecuente es esencial Mantener limpio el balance
Revisar la calibración diariamente
Hay dos tipos de balance Presurizado
No Presurizado
Registrar la densidad cada media hora
MANTENER
LIBRE EL
HUECO PARA LA
EXPULSIÓN DE
LODO
CALIBRAR
AÑADIENDO/
REMOVIENDO
CARGAS DE
PLOMO
BARRA DE ESCALA
PESO DESLIZANTE
RELOJ DE VISIÓN
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Densidad - Balanceo de las Presiones de la Formación
• Entre los puntos de la tuberia de revestimiento se perforarán zonas de presiones variadas El peso del lodo debe estar:
Por debajo del punto de fractura de la formación más débil
Por encima de la presión porosa más elevada observada
• Debe tenerse en cuenta el ECD a fin de evitar fracturar la formación
Debe haber al menos 0.5 ppg de EMW entre el ECD y la
Presión de Fractura (tolerancia de influjo)
• Debe mantenerse baja la presión diferencial a fin de mejorar las ROP
Debe mantenerse una presión diferencial equivalente
a 0.2-0.5 como margen seguro
A veces se usa un diferencial negativo (lodo, aire o espuma)
para perforar: – Formaciones duras
– Zonas de pérdida de circulación PESO DEL LODO EQUIVALENTE
Perforado seguro
Perforado
inseguro (El
peso del lodo
va a fracturar
la formación )
pro
fun
did
ad
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Señales de Densidad Excesiva
Pérdida de Circulación
Pegadura Diferencial
ROPs lentas
Formación de globos
PUMPS OFF PUMPS ON
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Señales de Insuficiencia de Peso de Lodo
• El agujero no llena correctamente los
viajes
El fluido de la formación es barrido hacia
el agujero
• Se experimenta un incremento del
arrastre en las conexiones y viajes
Se filtran formaciones de sal o plástico
hacia adentro de la boca del pozo.
• Ganancia de fluido
Fluido de formación que penetra la boca
del pozo. (El pozo fluye o produce
manifestaciones)
• Incremento inexplicable en el registro
de gases
Los recortes del suelo podrían liberar algo
de gas
Un incremento del gas de fondo
podría ser provocado por un
aumento del espacio poroso en
los recortes o por una presión
de formación aumentada.
Circular las fracciones hacia
arriba para observar la
diferencia
Gas de conexión
Gas de Fondo
Gas de conexión
Tie
mp
o
Gas de viaje
visto en
fracciones
después de
un viaje
%o unidades del nivel de gas
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Viscosidad - Limpieza del Agujero
La viscosidad es la resistencia a fluir del fluido
Se requiere viscosidad además de la tasa de flujo para limpiar
el agujero
Se ha desarrollado varios modelos a fin de ayudar a
comprender el comportamiento de los diferentes fluidos en el
fluido laminar.
Modelo de Newton - e.g. Water, glycerine, oil
Modelo Plástico de Bingham - ement, Flocculated fluids : high solids muds
Modelo de la Ley Exponencial - Low solids polymer muds, Oil based muds
Viscosidad =
Las unidades pueden ser en dinas/cm2, Pascal S, Centipoises o
lbs/100pie2
esfuerzo cortante (presión de flujo)
tasa de corte (tasa de flujo)
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Instrumentos Usados para Medir la Viscosidad
Embudo de Marsh
Los resultados dependen mucho de
la temperatura
Usado para indicar tendencias
Resultados de registros del
encuellador cada media hora
Viscosímetro Fann
Puede medir diferentes esfuerzos
cortantes a diferentes tasas de corte
Debe usarse con una taza
calentada a fin de que dé lecturas a
temperaturas establecidas
Se usa también para medir
esfuerzos gel.
Llenar lodo hasta
la marca
Resorte de torsión
Bob
Camisa de
rotación de
velocidad
variable
Medir el tiempo
requerido para llenar un
cuarto en segundos
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Modelo Plástico Bingham
PV = 600 - 300 (cps)
La viscosidad plástica se debe al tamaño y
presencia físicos en el fluido de cualquier
sólido o gota emulsificada.
La PV debe ser lo más baja posible
A fin de reducir la PV se reduce los sólidos
Punto de Cedencia (YP)= 300 - PV
(lbs/100pie2)
El punto de cedencia es la viscosidad debida a
la atracción química entre las partículas.
A fin de incrementar el YP añadir productos
con fuerzas de atracción.
A fin de reducir, añadir productos que
reduzcan las fuerzas de atracción
La PV de cementos = (300 - 100 ) / 1.5 Las fuerzas g generadas por las 600 fuerza los
sólidos hacia afuera de la camisa y distorsiona la
lectura.
yPV
y
PV
Tasa de corte (
Pre
sió
n C
ort
an
te
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Modelo de la Ley Exponencial
n = 3.32 log 600 (sin dimensiones)
300
n es el índice de la ley exponencial e indica
el grado de comportamiento no Newtoniano
n debe ser lo más baja posible, la viscosidad
efectiva disminuye con la tasa de corte
valores n bajos dan perfiles de flujo
uniformes
Los aditivos con fuerzas de atracción
reducen a n
K = 300 (lbs/100pie2)
511n
k es el índice de consistencia e indica la
viscosidad de la fase líquida y contenido de
sólidos
cualquier cosa que aumente la viscosidad de
corte bajo aumentará a k. P
res
ión
co
rta
nte
Pre
sió
n c
ort
an
te
Tasa de corte (
Log de tasa de corte (
= kn
n K
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Tasa de Corte en el Sistema de Circulación
D está en mm, y V = velocidad en cm/seg.
Monitorear la presión cortante del fluido a las
tasas de corte en el espacio anular
Bombear píldoras de Alta Vis con regularidad,
si no se limpia el agujero aumentar la presión
cortante para obtener una tasa de corte
correspondiente
Muchos operadores exigen lecturas de 3 y 6
RPM
SECCIÓN
Sarta de Perf.
Barrena
Esp Anular
Presas
SCE*
TASA DE
CORTE (S-1)
170-10k
10k-100k
5-17-=0
0-3
170-1000
RPM FANN
EQUIVALENTE
0-3
100-600
* Equipo de control de Sólidos
Tasa de corte (seg -1 ) 120V D h - D p
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Los esfuerzos gel se refieren al incremento de la viscosidad a
una tasa de corte cero
Es la medida de las fuerzas de atracción bajo condiciones
estáticas
Se mide después de los :
10 segundos
10 minutos
30 minutos
Esfuerzo Gel
Tiempo a tasa de corte cero
Pre
sió
n d
e c
ort
e m
áx
ima
a 3
RP
M
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Efectos de la Viscosidad Excesiva
Incremento de la presión de la bomba
Aumento del riesgo de sondeo/surgencia en el agujero
Pérdida de lodo en las zarandas
Poca eficiencia del equipo de control de sólidos
Riesgo aumentado de fracturar la formación,
especialmente con esfuerzos gel altos
Remoción de lodos deficiente en las operaciones de
cementación
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Efectos de una Viscosidad Baja
Limpieza deficiente del agujero
Estrato de recortes
Relleno del agujero
Obstrucción de tuberías
Degradación de los recortes
Sobrecarga del espacio anular que incrementa la
hidrostática
Erosión aumentada si el fluido está en flujo turbulento
Combadura o asentamiento de barita
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Filtración
Paso de filtrados hacia la formación debido a la presión
diferencial
Si los sólidos no pueden bloquear los poros y/o fracturas,
entonces el lodo permitirá el flujo hacia la formación
(pérdida de circulación ).
Los sólidos en el lodo generalmente se forman como un
enjarre que previene la pérdida de fluido, el enjarre
debería: :
Ser delgado
Poseer baja permeabilidad - corregir distribución de sólidos
Tener un coeficiente de fricción bajo
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Filtración
Filtración Dinámica Se forma un enjarre hasta que la tasa de erosión iguala la de
deposición
cuando el enjarre alcanza un grosor de equilibrio la pérdida de
fluido es constante
Filtración Estática crecimiento del enjarre con el tiempo
tasa de filtración continua disminuyendo
el enjarre estático es más grueso que el enjarre dinámico
la tasa estática de filtración es menor
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Filtración Dinámica
Ocurre durante la circulación
La tasa de erosión = la tasa de formación del enjarre
El enjarre mantiene el mismo grosor
La ecuación de Darcy rige la tasa de filtración
q = volumen del filtrado (c.c.)
k = permeabilidad del enjarre (darcys)
A = área (cm2)
µ = viscosidad de la fase líquida (cps)
t = grosor del enjarre (cm)
P = presión diferencial (atm)
dq
dt =
K x ²P x A
t x µ
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Filtración Estática
Ocurre durante situaciones en las que no hay flujo
La grosor del enjarre aumenta con el tiempo
La tasa de filtración disminuye con el tiempo
Una ecuación simplificada sería:
q = volumen del filtrado (c.c.)
k = constante
t = tiempo (seg.)
e = pérdida del chorro
La pérdida del chorro es el volumen del fluido que pasa a
través del papel de filtro antes de que se forme el enjarre.
Pé
rdid
a d
e f
luid
o (
cc
)
t (mins)
pérdida del chorro }
q = k t e
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Efectos de la Temperatura y Presión
Para la filtración estática
q = volumen del filtrado (c.c.)
P = presión diferencial
Este aproximado asume que P no tiene efecto sobre la
permeabilidad o viscosidad del filtrado; un P generalmente
creciente disminuirá la permeabilidad .
El aumentar la temperatura elevará la tasa del filtración
reduce la viscosidad del filtrado
cambia los equilibrios de añadidura y floculación
Los aditivos para pérdida de fluidos polímericos pueden degradarse
Los derivados del tipo de Lignito/Gilsonita se volverán más maleables
q k P
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Tasas de Enjarre Incorrectas
Una tasa muy baja generará:
Costos excesivos
Una ligera reducción de la ROP
Una tasa muy alta provocará:
Daños a la formación, yacimientos y
arcillas
Enjarres gruesos provocarán :
– Pegadura diferencial
– Arrastre excesivo
La tasa de filtración debe ajustarse
a fin de que lidie con toda la
formación encontrada en el
intervalo
¿QUE SUCEDE
SI SACO MAL
LA PÉRDIDA
DE FLUIDO?
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Ejemplos de Presión Alta
500 1500 30000
5
10
15
20
25
30
35
500 1500 3000
Cake Thickness
Fluid Loss (30 min)
Cake Thickess
Fluid Loss (30 min)
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Inhibición
Reducir la hidratación o dispersión de arcillas y lutitas por
medios químicos
Un 60% de las rocas sedimentarias del mundo son Lutitas
- la mayoría requieren cierto grado de inhibición
Generalmente el tipo de fluido de perforación usado se
basa en el nivel de inhibición requerido
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Inhibición Insuficiente
Turgencia de Arcillas
Aumenta el torque y arrastre
Tiempo de viaje aumentado
Anillos de lodo - ataques de gumbos
Pegadura de tubería o de tubería revestimiento
Desintegración de arcillas
Derrumbes - limpieza pobre del agujero
Viscosidad aumentada
Remoción dificultosa de lodo
Falta de eficiencia en la remoción de sólidos
Incremento en los costos de lodo
Dificultades de control direccional
La desintegración de arcillas generalmente es el paso
siguiente a la turgencia de las mismas.
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Mecanismos de Inhibición
Colocando aceite en las rocas de la superficie
Añadiendo glicoles/gliceroles
Añadiendo cationes de inhibición
Reduciendo el pH
Añadiendo polímeros de inhibición
Reduciendo la pérdida de fluido
Incrementado el contenido de cloruro
No permita que
los problemas
con las lutitas le
caigan encima
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Lineamientos de las Propiedades de los Lodos
Propiedad Top Hole* 17 1/2” - 16” 12 1/4” 8 1/2” 6”
Tasa de flujo (gpm) A.F.A.P. 900+ 500-700 300-400 200-300
YP (lbs/100 pie2) 30+ 25+ 15-20 12-15 12-15
Fann de 3 RPM 25 15 10 5 5
Pérd. de fluido(c.c.)** n/c 15-20 10-15 5-10 3-5
Gels de 10 min 35 max 35 max 35 max 35 max 35 max
Peso del Lodo : como fuere requerido
LGS : Preferiblemente por debajo de 6% en el caso de un lodo a base de agua
PV : lo más bajo posible
Mf : por debajo de 1 c.c. Relación Pf/Mf : Bajo 2 a menos que Pf esté por debajo de 1 c.c.
Pf > 0 en el caso de lodos a base de agua
Relación Potasio/Cloruro: por encima de 0.6 en el caso de lodos de KCl
AV : debe estar encima de los 80 pies/min
* Agujero de 36” ó 26”
** Pérdida de fluido en el caso de lodos a base de agua