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Curso de Control de Sólidos

CONTROL DE SOLIDOS

12 al 13 de Febrero del 2004

FLUIDOS Y CORTES DE PERFORACION

1.

Fluido de Perforación

2.

Funciones de los Fluidos

3.

Propiedades de los Fluidos

4.

Clases de Fluidos

5.

Métodos de control de sólidos

6.

Clasificación de los sólidos

7.

Puntos de corte de los equipo de control de sólidos

8.

Configuraciones de los equipos de control de sólidos

Fluidos y Solidos de Perforación

FLUIDOS DE PERFORACION ES LA MEZCLA SÓLIDOS.

DE

LIQUIDOS,

QUIMICA

Y

LOS SÓLIDOS PUEDEN SER TIPO COMERCIAL (ADICIONADOS PARA ALCANZAR PROPIEDADES DESEADAS) O SOLIDOS PERFORADOS (NO COMERCIALES Y CONTAMINANTES)

Fluidos y Cortes de Perforación FUNCIONES DE LOS FLUIDOS v TRANSPORTAR LOS CORTES DE

PERFORACION Y DERRUMBES A LA SUPERFICIE. vMANTENER EN SUSPENSION LOS CORTES Y DERRUMBES EN EL ANULAR CUANDO SE DETIENE LA CIRCULACION. vCONTROLAR LA PRESION SUBTERRANEA. vENFRIAR Y LUBRICAR LA BROCA Y SARTA.

Fluidos y Cortes de Perforación FUNCIONES DE LOS FLUIDOS v DAR SOSTEN A LAS PAREDES DEL

POZO.

vAYUDAR A SUSPENDER EL PESO DE LA SARTA Y REVESTIMIENTO. •TRANSMITIR POTENCIA HIDARULICA SOBRE LA FORMACION, POR DEBAJO DE LA BROCA. vPROVEER UN MEDIO ADECUADO PARA LA EVALUACION DE LA FORMACION. vMINIMIZAR EL IMPACTO AMBIENTAL.

Fluidos y Cortes de Perforación PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS q Densidad: Se mide mediante la balanza. Los Fluidos se consideran livianos hasta un peso de 10.5 lpg (Libras por galón) y pesados con pesos mayores. Los Fluidos con pesos mayores de 14 lpg son considerados muy pesados y costosos por la cantidad de barita usada. Los densificantes le dan un mayor peso al Fluido. q Contenido de sólidos: Se mide por retorta en laboratorio es (%) Volumen total de sólidos / Volumen total del Fluido.

Fluidos y Cortes de Perforación PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS q Filtración y Torta: Es la pérdida de fluido a trav és del tiempo (Volumen de filtrado / Tiempo de filtración). Se mide por medio de una filtroprensa en donde se simula las condiciones del pozo bajo cierta presi ón y temperatura. La torta es el resultado final de filtración que queda al pasar el líquido por el filtro de papel a presión en donde se obtiene cierta consistencia y espesor semejante a la pared del pozo que depende de la fase sólida del Fluido.

Fluidos y Cortes de Perforación PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS q Viscosidad : Es la resistencia del Fluido a fluir. A mayor cantidad de sólidos mayor será la resistencia al flujo o viscosidad. La unidad de medida es Centipoises (Cp). q Punto de cedencia : Es la resistencia del flujo debido a las fuerzas eléctricas o la capacidad de acarreo del Fluido por área de flujo. Se mide en Libras / 100 pies 2 con la lectura del viscosímetro

Fluidos y Cortes de Perforación PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS q Viscosidad Plástica (VP): Es la resistencia al flujo debido al tamaño, forma y número de partículas. Se mide en el laboratorio por medio del viscosímetro y la unidad es el centipoise.

VP (cp) = Θ 600 - Θ 300

Fluidos y Cortes de Perforación PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS q Resistencia de Gel: Es la consistencia tixotrópica del Fluido o la propiedad del Fluido de ser gel (gelatina) y mantener las partículas en suspensi ón cuando no exista circulación. La unidad de medida es Libras / 100 pies2. q pH y Alcalinidad: Todo Fluido debe ser alcalino con rango entre 9.0 – 10.5 generalmente. Se mide por un m étodo colorímetrico o directamente por pH – metro, es adimensional.

Fluidos y Cortes de Perforación PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS q MBT (Capacidad de intercambio catiónico): Es la capacidad total de absorción de las arcillas (bentonita + arcilla de formación). Se mide por el método de azul de metileno. ( Lbs / bbl de Fluido). q Cloruros y Calcio: Indica aguas de formación entrando al pozo y contaminación por cemento y yeso. Se mide por medio de reactivos químicos en el laboratorio.

Fluidos y Cortes de Perforación PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Los Fluidos de Perforación se clasifican según la naturaleza de la fase líquida en cuatro grandes grupos principales: Ø

Fluidos Base Agua

§Fluidos agua bentonita §Fluidos Naturales §Fluidos Fosfato §Fluidos tratados con Calcio §Fluidos de cal. §Fluidos de Yeso. §Fluidos de lignosulfonato §Fluidos de agua salada

Fluidos y Cortes de Perforación CLASES DE FLUIDOS Ø Fluidos Base Aceite Ø Emulsiones Invertidas Ø Fluidos Neumáticos §Aire Seco §Niebla §Fluidos aireados § Espuma

Fluidos y Cortes de Perforación METODOS DE CONTROL DE SOLIDOS o DILUCION La dilución reduce la concentración de sólidos perforados adicionando un volumen al Fluido de perforación. o DESPLAZAMIENTO Es la remoción o descarte de grandes cantidades de Fluido por Fluido nuevo con optimas propiedades reologicas. o PISCINAS DE ASENTAMIENTO (GRAVEDAD) Es la separación de partículas sólidas por efecto de la gravedad, debido a la diferencia en la gravedad específica de los sólidos y el líquido. Depende del tamaño de partículas, gravedad especifica y viscosidad del Fluido. o SEPARACION MECANICA

Fluidos y Cortes de Perforación METODOS DE CONTROL DE SOLIDOS o PISCINAS DE ASENTAMIENTO – TRAMPA DE ARENA Es el primer compartimiento localizado en la sección de remoción del sistema activo. La trampa de arena basicamente es un compartimiento de asentamiento que esta localizado directamente debajo de las Temblorinas. La trampa de arena recibe el Fluido y lo entrega al siguiente tanque por rebose. La trampa de arena actua como un aparato de asentamiento para remover sólidos grandes que puedan ocasionar taponamientos en los hidrociclones. Estos grandes sólidos llegan a la trampa cuando hay mallas rotas o se ha hecho by-pass en las Temblorinas. Pendiente en el fondo con m ínimo 300 o m ás. Diseño: La longuitud y ancho de la trampa debe ser menor que la profundidad total con la pendiente hacia la vá lvula de descarga (12” o mayor).

Fluidos y Cortes de Perforación METODOS DE CONTROL DE SOLIDOS o SEPARACION MECANICA Separación selectiva de los sólidos perforados del Fluido por diferencias de tamaño y masa. Hay varios tipos de equipos los cuales son diseñados para operar eficientemente bajo condiciones especificas.

El objetivo de diseño de cualquier equipo de control de sólidos es alcanzar, paso a paso, la remoción progresiva de los sólidos perforados. Esto permite que cada equipo optimice el desempeño del equipo siguiente. Además, el sistema debe tener la habilidad para diferenciar entre los sólidos perforados y el valioso material pesante.

Fluidos y Cortes de Perforación Clasificación API del tamaño de los sólidos

COLOIDAL

MENOR DE 2

ULTRA FINO

2 A 44

FINO

44 A 74

MEDIO

74 A 250

INTERMEDIO

250 &

Fluidos y Cortes de Perforación Clasificación API del tamaño de los sólidos

BENTONITA

SOLIDOS PERFORADOS

BARITE

ALTA

BAJA

BARITE

BENTONITA

HEMATITA

SOLIDOS PERFORADOS ARCILLA ARENAISCA, ETC.

Fluidos y Cortes de Perforación Clasificación de los sólidos ACTIVOS

INERTES

BENTONITA

ARENISCA

ARCILLAS

LIMO

GUMBO

GRANITO

ARENA

BENTONITA

Fluidos y Cortes de Perforación Tamaño de las partículas / Puntos de corte DIAMETRO DE PARTICULA 1 Micrón (µ) 1

10

2

3

100

4 5 6 7 89

2

3

LIMOt

4 5 6 7 89

2

3

ARENA FINA

1 mm

1 cm

1000

10000

4 5 6 7 89

2

3

4 5 6 7 89

GRAVA

ARENA CUARZO

Barite CEMNETO ULTARFINO

TEMBLORINA HIDROCICLONES CENTRIFUGAS

2000 10

841 20

595 30

420 40

250 300 60 50

150 180 100 80

75 200

45 325

37 400

15

CEMENTO ESTANDAR

Micrón Screen Mesh

Fluidos y Cortes de Perforación Efecto del tamaño de la partícula en la viscosidad

Fluidos y Cortes de Perforación Puntos de corte en equipos de control de sólidos Scalping Shakers: 600 µ

Linear Shaker: 74 µ

D / Sander: 44 µ

D / Silter: 25 µ

Centrifuge: 5 to 10 µ

Dewatering Unit: 0 to 10 µ

50

Particle Size 100 (µ)

500

1000

0

Fluidos y Cortes de Perforación Configuraciones del Equipo de Control de Sólidos qConfiguraci ón Fluido No Densificado

Fluidos y Cortes de Perforación Configuraciones del Equipo de Control de Sólidos qConfiguraci ón Fluido Densificado hasta 12 ppg

Fluidos y Cortes de Perforación Configuraciones del Equipo de Control de Sólidos qConfiguraci ón Fluido Densificado mayor de 12 ppg

Temblorinas

Control de Sólidos 1 2 3 3.1 3.2 3.3 3.4 4. 5 5.1 5.2 6. 7. 8. 9.

Componentes básicos Principios de Operación Normas de Vibración Movimiento Circular Movimiento Lineal Movimiento Elíptico Asimétrico Movimiento Elíptico Simétrico Dinámica de Vibración Configuración de la cubierta Sistemas de Temblorinas Manifolds de Distribución Fallas – Averías Reglas y cuidados operacionales Ventajas y Desventajas Mantenimiento

Control de Sólidos

Temblorinas EL DESEMPEÑO DE LAS Temblorinas DETERMINA LA EFICIENCIA TOTAL DEL EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS.

UN POBRE DESEMPEÑO AQUI NO PUEDE SER REMEDIADO MAS TARDE

Temblorinas Principio de Operación Las Temblorinas es el único aparato removedor de sólidos que hace una separación basado en el tamaño físico de las partículas.

La operación de la zaranda es función de: • Norma de la vibración • Dinámica de la Vibración • Tamaño de la cubierta y su configuración • Características de las mallas(Mesh & Condición superficie) • Reología del Fluido (Especialmente Densidad y Viscosidad) • Ritmo de carga de Sólidos (ROP,GPM y Diámetro del hueco)

Temblorinas Normas de Vibración • La Posición de los vibradores determina el patrón de Vibración.

Circular

Hay tres tipos comunes de movimiento que pueden ser usados:

Lineal

Elíptico

Temblorinas Normas de Vibración Movimiento Circular - Su canasta se mueve en un movimiento circular uniforme

- Patrón de Vibración Balanceado - Diseño Horizontal (Capacidad limitada) - Transporte rápido y mayores fuerzas G’s. - Vibradores colocados a cada lado de la canasta en su centro de gravedad con el eje rotacional perpendicular a su canasta.

- Recomendados en Temblorinas primarias para remover sólidos gruesos (Scalper) o para Arcillas tipo gumbo.

Temblorinas Zaranda movimiento Circular

Temblorinas Normas de Vibración Movimiento Lineal - El movimiento lineal obtenido usando dos vibradores contra-rotativos. - Patrón de Vibración Balanceado dinámicamente. La fuerza neta en la canasta es cero excepto a lo largo de la línea que pasa por el centro de gravedad.

- Angulo de esta línea de movimiento es normalmente

a 45-50 grados en relación a la superficie de la zaranda para obtener un transporte de sólidos máximo.

- Buen transporte y gran capacidad de manejo de fluidos. Recomendadas para todo tipo de operación que requiera el uso de mallas finas.

Temblorinas Zaranda Movimiento Lineal

Temblorinas Zaranda Movimiento Lineal

Derrick Flo - Line Cleaner

Temblorinas Zaranda Movimiento Lineal

Angulo de Canasta Variable.

Sweco LM 3

Temblorinas Zaranda Movimiento Lineal Header Tank

Feed Chute Drive Head Assembly Scalping Deck Secondary Screen

‘Pneumoseal’ Clamping System

Primary Deck

Thule VSM 100

Temblorinas Thule VSM 100 Linear Shaker Malla Scalper Malla Primaria Sistema de Ajuste De Malla

Temblorinas Zaranda Movimiento Lineal •Esta Zaranda ofrece: •Doble cubierta •Ajuste Rápido de ángulo.

Broadbent DT2000 Linear Shaker

Temblorinas Zaranda Movimiento Lineal

Cambio Rápido en mallas por sus tensionadores.

Brandt ATL - 1000

Temblorinas Normas de Vibración Movimiento Elíptico q Movimiento Elíptico Desequilibrado

- Patrón de Vibración Desbalanceado. Diferentes tipos de mov. sobre su canasta. - Vibradores no rotan en el centro de gravedad de la zaranda aplicándose el torque sobre esta.

- Operada con inclinación hacia la descarga de sólidos diminuyendo la capacidad. - Recomendados para remover sólidos gruesos (Scalper) o pegajosos (Arcillas)

Temblorinas Zaranda Movimiento Elíptico Asimétrico

• Temblorinas pioneras con solo una malla en su canasta. • Por su pendiente negativa de su canasta tiene poco tiempo de retención y pobre separación

Brandt Single Deck Shakers

Temblorinas Normas de Vibración Movimiento Elíptico q Movimiento Elíptico Equilibrado

- Su canasta se mueve en un movimiento Elíptico uniforme

- Mejor transporte de los cortes (> Lineal) - Las mallas duran mas debido a que el mov. Elip. Provee un patron de aceleramiento mas suave.

- Recomendados para ser usado en cualquier tipo de operación en especial con Fluidos base aceite.

Temblorinas True Balanced Elliptical Motion Shaker Swaco BEM 3 1

Vibrating Basket

2

Vibrator Motor Screen Area 33.7 sq ft. (3 Screens) Deck Angle Adjustments Rapid Action Tensioners Base Skid

3

4

5

6 7

7

2 1 3

Detachable Header Box 2

5 6 4

Temblorinas TM

BEM-600

High Performance Shale Shaker

Temblorinas Motores Vibradores

Temblorinas Dinámica de Vibración • La masa de los contrapesos y la frecuencia determina la dinámica de la vibración. v Aceleración

G’s = [Stroke (in) x RPM2] / 70400 •La mayoría de las Temblorinas operan con fuerzas G’s entre 2.5 a 5.0. •La capacidad de flujo y secado de cortes es directamente proporcional a la aceleración. •Las Temblorinas con contrapesos ajustables pueden variar la fuerza G aplicada, pero, la vida del equipo y de la malla es inversamente proporcional a la aceleración.

Dinámica de Vibración Indicador de Movimiento

Dinámica de Vibración Indicador de Movimiento

Dinámica de Vibración Indicador de Movimiento - Longitud de la carrera

CORRECTO

CORRECTO

INCORRECTO

INCORRECTO

Movimiento Lineal: Busque una forma de ocho. Los dos círculos deberían apenas tocarse en un punto. Se trata del diámetro que más se aproxima a la longitud de la carrera. Movimiento Circular: Busque un círculo con un pequeño punto en el centro. El círculo en el indicador debería girar alrededor de su diámetro. Se trata del diámetro que más se aproxima a la longitud de la carrera.

Dinámica de Vibración

ANALISIS COMPUTARIZADO DE MOVIMIENTO

Dinámica de Vibración

• Desplazamiento Horizontal y Vertical • Fuerza G • Velocidad del Motor • Fase del Angulo • Aceleración

ANALISIS COMPUTARIZADO DE MOVIMIENTO

Estudio de Dinámica de Vibración Movimiento Elíptico Desequilibrado

Estudio de Dinámica de Vibración Movimiento Circular

Estudio de Dinámica de Vibración Movimiento Lineal

Estudio de Dinámica de Vibración Movimiento Elíptico Equilibrado

Estudio de Dinámica de Vibración

Estudio de Dinámica de Vibración

Estudio de Dinámica de Vibración

Estudio de Dinámica de Vibración

Estudio de Dinámica de Vibración

Estudio de Dinámica de Vibración Beneficio de Realizar un Estudio de Dinámica de Vibración • Visualmente demuestra el “Movimiento o Vibracion Verdadera y Operacion” de la temblorina • Optimización de la operación de la temblorina • Provee razones para proceder con investigación o estudios mas detallados • Da herramientas para ajustes o cambios de equipos • Alerta de mantenimiento o cambio de eficiencia

Temblorinas Contrapesas

swaco

Triton

Brandt LM3

Temblorinas Contrapesas

Posicionadas a 100 %

Temblorinas Contrapesas

Posicionadas a 0 %

Temblorinas Contrapesas

Forma Correcta a 80 %

Forma Incorrecta a 80 %

Temblorinas Contrapesas

Forma Correcta a 30 %

Forma Incorrecta a 30 %

Dinámica de Vibración

ü Los vibradores de las temblorinas giran normalmente con RPM’s entre 1200 a 1800 a 60Hz. üLa longitud del golpe (distancia vertical de desplazamiento de la canasta de la temblorina) varia en relación inversa con los RPM.

Temblorinas Dinámica de Vibración v Frecuencia (RPM) • Los vibradores de las Temblorinas giran normalmente con RPM’s entre 1200 a 1800 a 60Hz. • La prolongación del golpe varia en forma inversa con los RPM. • Longitud del golpe: Distancia vertical de desplazamiento de la canasta de la zaranda. •Pruebas de laboratorio han demostrado mejoramiento en la capacidad de flujo en presencia de sólidos a baja RPM’s (Aumento del golpe prolongado), sin embargo, al bajar la frecuencia genera que los Fluidos tienden a rebotar mas alto que la altura de las cortinas derramando algo de Fluido en los costados.

Temblorinas Configuración de la Cubierta • La cubierta de ángulo ajustable se creo para optimizar el procesamiento de fluido y variar la acción de transporte y secado de los cortes.

Derrick Flo Flo--Line

• Al usar ángulos > 3 hay que tener cuidado con los cortes acumulados en la región liquida… La acción vibratoria y la residencia extendida generara mass finos.

Temblorinas Configuración de la Cubierta Angulo de la malla Variaciones

Brandt ATL - 1000

#1 Superior #2 Inferior

#3

#4

(#1 / #2)

(#3 / #4)

1

0

+10

2

-2.5

+7.5

3

-5.0

+5.0

4

-7.5

+2.5

5

-10

0

Temblorinas Configuración de la Cubierta Solids Removed on Scalping Screen

Flowback panel Hydrostatic Pressure Solids Crawl out of Pool Pool of Fluid

Beach Fixed screen angle Liquid to sand traps

Temblorinas Sistema de Temblorinas Sistema Cascada

Fluido del hueco

Línea de flujo

Scalpers Línea de flujo

Primary Shakers Descarga de sólidos

Temblorinas Típico arreglo de Temblorinas

Temblorinas Zaranda con Movimiento Elíptico Balanceado y lineal.

Zaranda en Desarrollo

Temblorinas Manifolds de distribuicion q Consideraciones de diseño o Distribucion pareja. o No acumulacion de sólidos (1 ft de caida por cada 12 ft de long.) q Alimentacion a la zaranda o Sólidos o Liquido q Evitar muchas Tees ramificadas. q Arreglos preferidos o Tees sin salida. o Manifolds circulares o manifolds con descarga superior. q Distribuicion de flujo a igual nivel.

Temblorinas Manifolds Convencionales

Muchos taladros tienen estos tipos de arreglo.

Temblorinas Manifold Ramificado

Temblorinas Manifold Circular

Temblorinas Manifold con Descarga Superior

Temblorinas Fallas / Averias Falla / Averia

Posible causa

Desgarre o rajadura en la malla. Tension insuficiente

Solucion

Reemplace la malla y tensionela apropiadamante Caucho en mal estado Reemplace caucho. Malla suelta, no ajusta. Tornillos Tensores en mal estado Reemplace los tornillos malos (torcidos/rosca mala) Malla en mal estado. Reemplace Malla. Falta Caucho en la bandeja o esta Reemplace caucho. en mal estado zaranda produce alto inusual Chequee y ajustelos. Arandelas o tornillos sueltos. ruido al operar Chequee y ajustelos. Tornillos Tensores sueltos. Rodamientos de Vibradores malos Reemplace Rodamientos. Valvula o manija del By-pass valvula o manija con solidos y lodo.Limpie cuerpo de manija o valvula atascada. con agua o diesel. Agrege grasa a rodamientos. Vibradores demasiado calientes Rodamientos sin grasa. Reemplace los rodamientos. Rodamientos en mal estado. Lodo acumulado sobre la malla Malla con tamizado muy pequeno Cambie a una malla de tamizado o derrame de mucho lodo en la mas grande o ajuste el angulo de descarga solida. la bandeja de la zaranda Ajuste malla con el torque aproMalla suelta. piado ( 50 ft/lb ) Acumulacion de lodo en los bor- Los Vibradores no estan rotando Cambie la posicion de un cable des traseros de las mallas en direcciones opuestas. de alimentacion electrica Mallas mal tensionadas. Ajuste la tension de las mallas.

Temblorinas Reglas y Cuidados Operacionales • Nunca haga By-pass en las Temblorinas. • En lo posible use siempre Mallas de tamizado fino. • Regule el flujo y monitorelas continuamente. • Ajuste el angulo para cubrir el 75 % de la longuitud de la malla (Beach) • Lleve inventario y control de las horas que se usan las mallas. • Turne las Temblorinas cuando halla viajes de tuberia para prolongar la vida de las mallas.

Temblorinas Reglas y Cuidados Operacionales • En stand by limpie las mallas y repare con silicona o masilla epoxica las partes rotas. • Cerciorese que los motores y el ajuste de los contrapesos en los vibradores sean iguales. • Al transportar las Temblorinas ajuste los contrapesos de los vibradores a cero y use los seguros en los resortes.

Temblorinas Selección del numero de Temblorinas

Temblorinas VENTAJAS • 'Simple' para operar.

•Disponibilidad. •Si el tamizado de la malla es conocido, el punto de corte es predecible. • Capaz de procesar el volumen total de Fluido circulado. •Facil de inspeccionar •Los sólidos pueden ser removidos antes de cualquier degradacion mecanica.

Temblorinas DESVENTAJAS • Son costosas (compra y operación). • Su montaje necesita gran espacio. • La inspecion de mallas del fondo en Temblorinas dobles son dificiles de inspeccionar. • Produce sólidos humedos en su descarga .

Temblorinas

Conclusion Final LAS Temblorinas SON PARTE ESENCIAL DEL EQUIPO DE DE CONTROL CONTROL DE DE EQUIPO SOLIDOS DE DE UN UN SOLIDOS TALADRO. TALADRO.

Mallas 1. 2. 3. 4. 4.1 4.2 4.3 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

Desarrollo de las mallas Punto de Corte Designación de la malla Tipos de mallas Mallas tensionadas Mallas Pre-tensionada plana Mallas Pre-tensionadas piramidales Ajuste de las mallas Parámetros para la selección de mallas Tramados (Tejidos) comunes en las mallas Grados de Alambre Área Abierta de la malla Configuración de la cubierta según el tamaño de la malla Curvas de eficiencia Taponamiento: Problema común en la malla Reglas y cuidados operacionales

Mallas Desarrollo de las mallas • Las mallas para Temblorinas han tenido un gran desarrollo desde la primera que se conocio, la cual no era mas sino una malla de corral de pollos. • Sin embargo, los principios no han cambiado e igual se usa alambres entretejidos con un tamizado a un cierto tamaño de apertura. • Esto define el punto de corte de la malla o el tamaño de sólidos que la malla puede remover.

Mallas

Punto de Corte Las partículas a la izquierda de la curva representan los sólidos de menor tamaño retornados con el Fluido. Las partículas a la derecha de la curva representan los sólidos removidos. El D50 o punto de corte medio es definido como el punto donde el 50% de cierto tamaño de sólidos son removidos.

Puntos de Corte

Mallas Designación de la Malla • Según el API RP13 ha recomendado que todas las Mallas sean identificados con la siguiente información: Nombre de la Malla Potencial de separación (d50,d16,d84) Capacidad de flujo (Conducción, área total no vacía).

Mallas

Tipos de Mallas ü Las variaciones en los tipos de mallas incluyen: - Mallas Tensionadas - Mallas Pre-Tensionadas - Mallas planas - Mallas piramidales

Mallas

Mallas Tensionadas Soporte y ajuste de las mallas Tensionadas Overslung Method (Center High) Tension Bar Hook Strip

Lug Support Stringers

Underslung Method (Center Low) Support Stringers Form Fluid Channels Screen

Tension Bar

Mallas Mallas Tensionadas

Con Soporte

Sin Soporte

Mallas Tipo de Malla Pre-Tensionada : Plana

Mallas Tipo de Malla Pre-Tensionada : Plana

Mallas Tipo de Malla Pre-Tensionada : Piramidal Nuevos desarrollos de las formas de las mallas han tenido lugar. El nuevo diseño incluye una forma piramidal de la malla para dar un área superficial mas grande para las dimensiones de la malla.

Mallas Ajuste de las mallas • Las Mallas Tensionadas cuentan con un sistema de tornillos para sostener la malla a la cubierta a la tensión indicada. 1. Tornillo tensor 2. Malla 3. Platina

Mallas Ajuste Neumático de mallas PreTensionadas Cierre Neumático

Las Mallas pre-tensionadas pueden ser ajustadas con tornillos pero muchas veces utilizan un sistema neumático de ajuste. Este sistema permite hacer cambios de malla más rápido y prevenir el daño de las mallas por un torque inapropiado que pueda ser aplicado.

Mallas Ajuste de mallas Tensionadas

Mallas Parámetros para la selección de mallas - Tamaño promedio de apertura - Depende del tipo de tejido y el calibre del alambre - Capacidad - Depende del tejido y la textura - Forma de la apertura - Refuerzo de la malla: Usualmente en las mallas pre-tensionadas. - Tamaño de la apertura - Área total de la superficie de la malla.

Mallas Tramados (Tejidos) comunes de Malla Algunos de los los tramados mas comunes disponibles en la industria petrolera son: q Tramado cuadrado plano ( PSW ) q Tramado rectangular plano ( PRW ) q Tramado rectangular plano modificado ( MRW ) q El tramado cuadrado cruzado (TSW ) es usado para separa r granos tamaño cuarzo en la industria minera. q El tramado holandés plano (PDW) es usado principalmente como tela filtro sus aperturas son triangulares que no permiten pasar mucho flujo.

Mallas Tramados (Tejidos) comunes de Malla Tejido plano cuadrado

Tejido cruzado cuadrado

Tejido plano rectangular

Mallas Tramados (Tejidos) comunes de Malla Tejido plano rectangular

Tejido rectangular especial

Mallas Grados del Alambre - Grados Extra Fuerte – Fuerte o Medio - Grado Comercial (MG) – Comúnmente usado - Tensile Bolting Cloth (TBC) – Usado a menudo - Grado Comercial (MG) proporciona una buena combinación entre el área abierta y la resistencia Tensores para el tamiz son frecuentemente menos usados debido al reducido espesor del alambre. Sin embargo, estos son encontrados en ciertos tipos de Temblorinas de alta capacidad como es el caso de las Thule VSM-100.

Mallas Área abierta de la Malla Es el área efectiva de la malla por donde se hace el crivado (El área adicional es ocupado por los alambres). Los siguientes son los tamaños de mallas (Tipo Pretensionada), punto de corte y área abierta para mallas estándar Thule : 52 mesh 84 mesh 105 mesh 120 mesh 145 mesh 165 mesh 200 mesh 230 mesh

-

338µ 212µ 162µ 149µ 112µ 104µ 87µ 74µ -

48% 49% 45% 50% 41% 47% 46% 45%

Área Área Área Área Área Área Área Área

Abierta Abierta Abierta Abierta Abierta Abierta Abierta Abierta

Mallas Configuración de la cubierta según el tamaño de malla • Las mallas mas gruesas deberán ser aseguradas en la cubierta superior y las mallas mas finas en la cubierta inferior. • Si el tamaño de la malla superior es muy fina el fluido puede caer en la segunda malla muy cerca del lado de la descarga de los sólidos. Los sólidos serán muy húmedos. • Si son usadas mallas de diferente tamaño en el mismo nivel, la malla mas fina deberá ser usada en el frente de la zaranda.

Mallas Configuración de la cubierta según el tamaño de malla Los diferentes tamaños de malla darán diferentes tamaños en los sólidos separados. Mallas para las Temblorinas scalper (Para tamaño cuarzo)

Mallas para las Temblorinas primarias (Finas)

Mallas Curvas de Eficiencia: Temblorinas lineales 100

% Feed solids referring to overflow

120 Mesh-Water base, 9 ppg 10 cps 120 Mesh-Oil base, 9 ppg 34 cps 80 100 Mesh-Water base, 9 ppg 10 cps 60

40

20

0 20

30

40

50

100

120

Particle sizes in microns

160 200

300

Mallas Curvas de Eficiencia: Mallas piramidales

Mallas Taponamiento : Problema común en la malla • El taponamiento puede ser originado por la acumulación de sólidos en las aberturas de la malla. • Una solución es remover la malla y lavarla a presión por la parte posterior. • La colocación de mallas mas finas puede permitir el paso de los sólidos sobre las aberturas , si no es posible la colocación de mallas mas gruesas. Taponamiento de la malla

Mallas

Reglas y cuidados operacionales ü Nunca haga by-pass en las Temblorinas ü Siempre use el tamaño de malla mas fino posible. ü Regule el flujo y monitoree las Temblorinas

continuamente. ü Ajuste el ángulo de la zaranda de forma que el flujo cubra

el 75% de la longitud de las malla. ü Registre las mallas en uso y las horas de trabajo de cada

una. Mantenga el inventario actualizado. ü Durante los viajes para sacar tubería apague las

Temblorinas para así prolongar la vida de las mallas. Durante los viajes para meter tubería no use todas las Temblorinas.

Mallas Reglas y cuidados operacionales ü Prepare un plan para hacer el cambio de mallas. Debe

informar al ingeniero de Fluidos.

ü Las reparaciones en las mallas pueden ser hechas con

silicona o macilla epóxica .

ü Si mas del 20% del área efectiva de la malla ha sido

reparada, cámbiela por una nueva.

ü Mantenga un registro de que tipos de mallas están

siendo usadas (Inventario).

ü Para Fluido OBM, lave las mallas con diesel a presión.

No utilice agua.

ü Mantenga las mallas usadas correctamente

almacenadas (Horizontalmente) y marcadas.

Desgasificadores TIPO VACIO

ATMOSFERICO

Desgasificadores 1.

Tipos de Desgasificadores

1.1 Desgasificadores de Tipo Atmosférico 1.2 Desgasificadores de Tipo Vacío (Vacuum) 2.

Instalación y Operación

3.

Mantenimiento

Desgasificadores Desgasificador • La presencia de GAS en el Fluido puede ser: – Dañino para los equipos del taladro ( Corrosivo ), – Un problema potencial de control de pozo, – Letal si es toxico o inflamable. • Hay dos tipos de Desgasificadores: v

v

Desgasificadores Atmosféricos: Aceptable en Fluidos sin peso y baja viscosidad. Desgasificadores de Aspiracion (Vacio) : Son superiores a los Atmosféricos y muy usados en Fluidos pesados y alta viscosidad.

• Bombas Centrifugas , hidrociclones y bombas del taladro pierden eficiencia si el Fluido tiene corte de gas.

Desgasificadores Desgasificador • El desgasificador debe ser instalado entre la trampa de arena y los primeros hidrociclones (Desander). • Chequee la succión del desgasificador, ésta no esta excenta de taponamientos. • Siempre probar el desgasificador antes de iniciar cualquier operación de perforación.

Desgasificadores Desgasificador (Tipo vacío) Bomba de vacío

Salida de Fluido desgasificado

Entrada de Fluido

Desgasificadores DIAGRAMA BOMBA DE VACIO

TUBO DE SUCCION TUBO DE DESCARGA

Desgasificadores Desgasificador (Tipo vacío) Platos Separadores

Entrada de Fluido

Bomba de vacío

Desgasificadores DIAGRAMA Operación de un desgasificador

Bomba de vacío

Entrada de Fluido

Desgasificadores Desgasificador (Tipo Atmosférico)

Desgasificadores DIAGRAMA

Desgasificadores Instalación y Operación • Los degasificadores atmosféricos deben descargar horizontalmente a través de la superficie del tanque para que permita el rompimiento de las burbujas de gas. • Los tipo vacío deben descargar abajo de la superficie del Fluido. • Para la operación de los desgasificadores se usan, por lo general, bombas centrífugas (más comerciales). • La bomba centrífuga debe suministrar la cabeza alimentadora necesaria. La ubicación de la succión de esta centrifuga debe ser lo más lejos de la succión del desgasificador. • Instalar un manómetro para controlar la cabeza alimentadora en el eductor.

Desgasificadores Instalación

TRAMPA DE ARENA

SALIDA Fluido DESGASIFICADO

ENTRADA Fluido CON CORTE DE GAS

Temblorinas

TANQUE DE SUCCION

Desgasificadores Instalación

Desgasificadores Instalación y Operación • Proveer suficiente capacidad al desgasificador para tratar al menos el total del volumen de la tasa de circulación.

• Los desgasificadores deben estar ubicados corriente abajo de las Temblorinas y corrriente arriba de cualquier equipo que requiera bomba centrífuga. El succionador debe estar ubicado corriente abajo del trampa de arena. Y su entrada cerca al fondo (1ft) del compartimiento (Bien agitado).

• El flujo para igualar la succión y la descarga debe ser alta (Rebose visible). Igualación baja no asegura el buen funcionamiento del proceso del gasificador.

Desgasificadores Sistema combinado (Atmosférico/vacío)

Hidrociclones

DESARENADOR DESARCILLADOR

LIMPIADOR DE Fluido

Hidrociclones 1.

Teoría del Hidrociclón

2.

Características del diseño

2.1 Diámetro del cono 2.2 Angulo del cono 2.3 Diámetro del vértice 2.4 Parámetros de flujo 2.5 Cabeza de alimentación 2.6 Tamaño de las partículas 3. Parámetros ajustables 4. Unidades de los Hidrociclones 5. Eficiencia de separación

Hidrociclones QUE SON? l

Son recipientes de forma conica los cuales la energia de presion transformada en fuerza centrifuga.

en es

COMO TRABAJAN? l

l

El Fluido se alimenta por una bomba centrifuga, a traves de una entrada que lo envia tangencialmente en la camara de alimentacion. Una corta tuberia llamada tuberia del vortice forza a la corriente en forma de remolino a dirigirse hacia abajo en direccion del vertice (Parte delgada del cono).

Hidrociclones COMO TRABAJAN? l

l

l

La fuerza centrifuga creada por este movimiento del Fluido en el cono forzan las partículas mas pesadas hacia fuera contra la pared del cono. Las partículas mas livianas se dirigen hacia adentro y arriba como un vortice espiralado que las lleva hacia el orificio de la descarga o del efluente. La descarga en el extremo inferior es en forma de spray con una ligera succion en el centro

Hidrociclones FLUJO DE CUERDA l

l

l

Si la concentraccion de sólidos es alta, talvez no haya espacio suficiente para la salida de todos los sólidos. Esto causa una condicion como descarga de cuerda El flujo de chorro o cuerda, los sólidos se agrupan cerca de la salida y solamente las partículas mas grandes saldran del cono hasta tapar el cono. Antes del taponamiento la velocidad de salida sera lenta y los muchos sólidos que no pueden salir del cono regresaran con el fluido. (Desgaste parte inf. Del cono).

Hidrociclones TEORIA DEL HIDROCICLON • Todos los hidrociclones utilizan la ley de Stokes para alcanzar la separación de sólidos del Fluido. Vs =

Vs K G Dp φs φl ϕ

= = = = = = =

K x G x Dp (φs -φl) ϕ velocidad de Separacion Constante de Stokes Fuerza de Aceleracion Diámetro de la Particula Densidad de Sólidos Densidad del Liquido Viscosidad del Liquido

Hidrociclones

Características de diseño • Las Variables de diseño que controlan el desempeño de un hidrociclon son: – Diámetro del Cono. – Angulo del Cono. – Longuitud del Cilindro. – Diámetro de la entrada de alimentacion. – Diámetro del vertice (underflow). – Vortice generado. – Material del Cono.

Hidrociclones Diámetro del Cono • Los conos con diametros grandes permiten manejar altos galonajes, sin embargo la eficiencia de separación y rendimiento es baja. La siguiente ecuacion nos da una aproximacion del punto de corte de un cono:

Diametro del Cono Capacidad del cono

d50

Pulgadas

GPM

micrones

2 4 6 12

30 50 100 500

10 a 20 20 a 40 40 a 60 60 a 80

d50 = Punto de corte

Hidrociclones Angulo del Cono • Un pequeño angulo del cono generara una reducida zona de arrastre. • Esto significa que pocas partículas pequenas seran arrastradas por el vortice generado obteniendose mejor punto de corte. • Sin embargo largos conos tienden a taparse muy facilmente.

Diámetro de entrada l

l

La eficiencia del cono es inversamente proporcional al diametro de la entrada de alimentacion. Por tanto un pequeño diametro mejorara el punto de corte. Sin embargo el diametro debe ser lo suficiente para manejar el flujo al cono.

Hidrociclones

Diámetro del Vertice • El diametro del vertice determinara la humedad de los sólidos descargados:

– Demasiado grande: Mucho liquido sera descargado. – Demasiado pequeño: Taponamientos pueden presentarsen. Busque una “descarga en Spray"

Hidrociclones Vortice Generado • Este tendra que tener un diametro lo suficiente pequeño para facilitar una entrada suave de fluido en el cono. • Sera lo suficiente grande para manejar la cantidad liquida. • Un Vortice demasiado pequeño generara sólidos muy humedos.

Hidrociclones Parámetros de Flujo •

Los parámetros de flujo que afectan la eficiencia del hidrociclón son: – Galonaje . – Velocidad tangencial – Cabeza de alimentacion

•

Estos parámetros son controlados por la bomba centrifuga que alimenta el hidrociclón.

•

Una optima cabeza de alimentación es uno de los factores para una óptima descarga del cono.

•

Lo optimo es una descarga en spray, lo cual implica que hay una buena remoción de solidós con minima pérdida de fluido.

Hidrociclones Eficiencia de la Separación • La eficiencia de separación del hidrociclón depende de cuatro factores: – Parámetros de diseño del Hidrociclón Diámetro/Longuitud/entrada/Vertice, etc.. – Parámetros de Flujo – Cabeza de Alimentación – Propiedades del Fluido- Viscosidad. – Propiedades de las Particulas - Densidad.

Hidrociclones Cabeza de alimentación Se calcula como: P = 0.052 x Mw x H P Mw H

= Presión de alimentación a la entrada del cono (psi). = Densidad del Fluido (ppg). = cabeza de alimentación * (Pies). *Normalmente 75 ft de cabeza.

ü Una deficiencia de P cabeza reduce la velocidad del fluido dentro del cono y afecta la eficiencia de separación (descarga de soga). ü Un exceso de P cabeza puede causar desgaste prematuro y aumentará los costos de mantenimiento (cortes muy secos-taponamientos) ü Manipulando el diámetro del fondo del cono se puede remediar el exceso o deficiencia de cabeza.

Hidrociclones Parámetros de flujo • Las propiedades del fluido que tienen un impacto directo en la operación de un Hidrociclon son:

– Viscosidad - Factor más importante.

– Densidad

Hidrociclones Tamaño y Forma de las Particulas •

Las caracteristicas de las partículas juegan un papel importante en la eficiencia de la separación. Estas incluye: – Tamaño y forma de las partículas – Densidad de las partículas – Concentraccion de sólidos

•

La forma influye en el comportamiento de asentamiento. Particulas de forma rectangular debido a su altos coeficientes de friccion se asentaran mas despacio que partículas cilindricas.

•

La concentraccion Volumetrica de sólidos generan varias problemas de asentamiento como: – Incremento de la Viscosidad. – Interferencia entre partículas. – Saturacion de sólidos.

Hidrociclones Parametros Ajustables v Solo el diametro del apice o vertice del cono puede ser ajustado para obtener un descarga en forma de spray. v Si el hidrociclon esta en buenas condiciones y la operación es aun muy pobre entonces puede existir problemas en la bomba centrifuga designada para el hidrociclon: - Impeller esta bloqueado, deteriorado o no es el el optimo. - Las lineas de succion o descarga estan bloqueadas parcialmente. - Etc……

Hidrociclones

Desarenadores • Los desarenadores son usados en Fluidos con poco peso para separar partículas tamaño arena de 74 micrones o mas grandes. • Los hidrociclones separan sólidos de acuerdo a su densidad. • El punto de corte de estos hidrociclones aproximadamente esta entre 50 a 80 micrones. •En Fluidos pesados no es muy recomendable usar este equipo debido a que la densidad de la barita es sustancialmente mas alta que la de los sólidos perforados.

Hidrociclones Desarenadores • La función principal del desander es eliminar sólidos que a los equipos siguientes le puedan causar taponamientos o mal desempeño (Desilter, centrifugas), es por ello que su capacidad de procesamiento (Tamaño y Numero de conos) debe ser 30 a 50 % mas que la circulacion usada. •El desarrollo y optimo uso de las Temblorinas (con mallas finas) han eliminado el uso de este equipo, sin embargo, cuando en casos (Diametros grandes y altas ratas de perforacion) en que las Temblorinas no pueden separar hasta 100 micrones (uso de mallas 140) estos son usados.

• La descarga de este equipo es muy seca y abrasiva, por ello debe ser desechada, sin embargo, en Fluidos costosos (base aceite, polimeros, etc) cuando es necesario recuperar la fase liquida, esta descarga puede ser dirigida hacia una shaker con malla minimo 200 (punto de corte 74 micrones).

Hidrociclones Desarenadores

• Este equipo debe ser instalado despues del desgasificador y antes del desilter. El Fluido de alimentacion debe ser tomado del tanque donde descarge el desgasificador. Su descarga debe ser en el tanque contiguo a su succion. •Debe existir una equalizacion entre los tanques del desander, por ello es recomendable contar con una valvula que comunique ambos tanques.

Hidrociclones

Desarcilladores

• Los conos de los desarcilladores son fabricados en una gran variedad de tamanos, en un rango de 2 6 pulgadas. • Son usados para separar sólidos perforados en un rango de 12 a 40 micrones. • El desarcillador difiere del desander en el tamaño de los conos y punto de corte pero su funcionamiento es igual. • Gran cantidad del tamaño de particula de la barita se encuentra en el rango de “Limo” es por esta razon que en Fluidos densificados no es muy recomendable el uso de los desarcilladores.

Hidrociclones Desarcilladores • Los desarcilladores son usados en Fluidos densificados cuando su desague (Underflow) posteriormente pueda ser procesada por las centrifugas o por una zaranda. • La operación de este equipo igualmente depende de una bomba centrifuga. El Fluido debe ser succionado del tanque que descarga el desarenador y su descarga procesada en el tanque contiguo.

Hidrociclones Desarcilladores •Debe existir una equalizacion entre los tanques del desilter, por ello es recomendable contar con una valvula que comunique ambos tanques. • Nunca el Fluido para alimentar al desilter debe ser del tanque donde se adicionan los quimicos del Fluido.

Hidrociclones Ventajas – – –

Operación Simple – facil mantenimiento Barato No tienen partes moviles. Su operación permite reducir costos, pues es reducido el desecho de Fluido. – Incrementan la vida de la broca y aumantan las ratas de perforacion.

Desventajas - Las propiedades del Fluido afectan su desempeño. - Su operación genera degradacion de los sólidos – Uso de bomba centrifuga.

Hidrociclones Desventajas - Voluminoso. – Los puntos de corte generados se pueden obtener con optimas Temblorinas. – La descarga solida es bastante humedad. No puede usarse en Fluidos con fase liquida costosa. – Requieren correctos tamaño de bomba. – Sus conos facilmente se tapan. – El mal funcionamiento de sus conos generan excesivas perdidas de Fluido.

Hidrociclones Marcas Comunes – – – – – – – – –

Demco. Pioneer/Geolograph (Economaster). Baroid. Sweco. Oiltools. Swaco (Bajo y alto Volumen). Brandt. Chimo. Krebs.

Hidrociclones Reglas Operacionales – No haga By-pass en las shakers. Este mal habito origina taponamiento en los hidrociclones. – El numero de conos debe ser el suficiente para manejar la totalidad de la circulacion. – Use el desander cuando en las Temblorinas no pueda usar mallas mayores a140 (Punto de corte 100 micrones). – No use la misma bomba centrifuga para alimentar el desander y desilter. Cada unidad debe tener su propia bomba. – Las centrifugas o los mud cleaner pueden ser usados para procesar el desagues de los hidrociclones. – Entre pozos o en periodos de stand by largos limpie los manifolds de los hidrociclones. Chequee el desgaste interior de los conos.

Hidrociclones Reglas Operacionales – Chequee continuamente el funcionamiento de los conos. Los conos de los desarcilladores se tapan mas facilmente que el de los desarenadores. Use una varilla de soldar para destaparlos. – La succion de las bombas centrifugas deben tener la longuitud menos posible. No juege con los diametros de la tuberia, use diametros contantes de acuerdo con las especificaciones de la bomba. – La descarga de las bombas centrifugas deben tener una longuitud maxima de 75 ‘ evitando usar la menos cantidad de accesorios posibles (Codos,Tee’s,etc), para evitar muchas perdidas por friccion. – Ubique un medidor de presion en la línea de alimentacion de los manifolds, para determinar rapidamente si la cabeza suministrada por la bomba es la correcta.

Hidrociclones Reglas Operacionales • No permita usar conos con vertices o entradas tapadas. • Presión de trabajo (Regla de la mano derecha): Desarenador: 35 psi o 4 veces la densidad del Fluido Desarcillador: 40 psi o 4.5 veces la densidad del Fluido

Hidrociclones Falla / Averia

Posible causa

Uno o mas conos no estan descargando-otros O.K.

Bloqueado en la entrada del alimentador o a la salida-remueva el cono y limpie las lineas.

Algunos conos perdiendo lodo entero en una corriente. Alta perdida de lodo,figura cónica en alguno conosotros normal.

Flujo de regreso de derrame en manifold, la entrada al cono tapada. Velocidad baja al ingreso debido al bloqueo parcial de la entrada o cuerpo del cono.

Repetido bloqueos de los vértices. ruido al operar.

Las aperturas del desagüe muy pequeñas. By-pass en Zarandas o mallas rotas.

Altas pérdidas de lodo, corriente debil,figura cónica.

Bajo cabeza de alimento -chequee por obstruccion, Tamano de bomba y rpm,valvula parcialmente cerrada. La descarga del cono no es uniforme, cabeza del Gas o aire en el lodo de la centrifuga, lineas de succion alimentador variando. de la de lacentrifuga muy pequenas. Baja vida del Impeller. Cavitacion en la bomba - Taza de flujo muy altas - necesita lineas mas largas. Linea de succion bloqueada - Chequear obstrucciones. Conos descargando una pesada corriente moviendose Los conos estan sobrecargados - usese un tamano de lentamente. vertice mas grande, insuficientes conos para manejar la cantidad de solidos en el lodo. By-pass en equipos corriente arriba. Altas perdidas de lodo. Apertura inferior muy grande - Ajuste el vertice del cono. Considere bombear el desague hacia las centrifugas o hacia una zaranda. Continuamente se apaga la bomba centrifuga. Aumento del amperaje de la capacidad nominal de la bomba - Nivel de lodo por debajo de la succion - entrada de aire en la succion. Caballos de fuerza por encima de la capacidad del motor. Chequear taponamientos en lineas de descarga o uso adicional de la entrega normal de lodo (Tee's).

Mud Cleaner

3 EN 1

MUD CLEANER

Mud Cleaner 1.

Instalación y operación

2.

Mantenimiento

3.

Aplicación

4.

Ventajas y desventajas

5.

Tres en uno

Mud Cleaner Mud Cleaner •Mudcleaner o Limpiador de Fluido es basicamente una combinacion de un desilter colocado encima de un tamiz de malla fina y alta vibración( zaranda ). •El proceso remueve los sólidos perforados tamaño arena aplicando primero el hidrociclon al Fluido y posteriormente procesando el desague de los conos en una zaranda de malla fina.

Mud Cleaner Mud Cleaner •Segun especificaciones API el 97 % del tamaño de la barita es inferior a 74 micrones y gran parte de esta es descargada por los Hidrociclones (Desilter /Desander ). El recuperar la barita y desarenar un Fluido densificado es la principal función de un limpiador de Fluidos o Mud cleaner .

Derrick Mud Cleaner

Mud Cleaner Mud Cleaner • El proposito del mud-cleaner es tamizar la descarga inferior de los (underflow) hidrociclones para: – Recuperar la fase liquida. – Recuperar la barita descartada. – Producir relativamente cortes mas secos.

Mud Cleaner Mud Cleaner • El tamaño de malla usado normalmente varia entre 100 y 200 mesh (325 mesh raramente usada debido a taponamiento y rápido daño de la malla) • La descarga limpia de los conos (overflow) y el fluido tamizado por las mallas (underflow) es retornado al sistema activo. • Los parametros que pueden ser ajustadas durante la normal operación de un mud-cleaner son los siguientes: – Cantidad de conos. – Tamaño / tipo de cono – Tamano de la malla. – Velocidad de vibración.

Mud Cleaner Tamaño de la malla usadas en los Mud Cleaner

Mud Cleaner Aplicaciones • La principal aplicacion del limpiador de Fluido es para sistemas de Fluido liviano donde la fase liquida es cara o ambientalmente no muy manejable (OBM). • En sistemas de Fluido pesado el costo de barita perdida es considerable y es por ello que se deben tener en cuenta su uso. • El mud cleaner no remueve finos ni ultrafinos, parte de su descarga debe ser procesada por centrifugas. • La descarga de los hidrociclones pueden ser bombeada hacia una zaranda para alcanzara el mismo resultado que un Mud Cleaner. Esto se debe hacer solo si hay suficientes Temblorinas. • Todas las obsrevaciones operacionales y mantenimiento de las Temblorinas y de los hidrociclones son aplicables a los Mud Cleaner.

Mud Cleaner Tipos y Marcas • Existen dos tipos de Mud Cleaner disponibles: unidades rectangulares y circulares. Las mas frecuentemente usadas son: • Rectangular: – Baroid SE-16. – Thule VSM-200. • Circular: – Sweco. – Swaco. – Oiltools.

Mud Cleaner Ventajas • Las ventajas de los mud-cleaners son: –

– – –

Recuperar la fase liquida costosa (ej. Diesel) y algo de la barita descartada por los hidrociclones. Produce relativamente cortes mas secos. Facil de operar. Es una unidad Compacta.

Mud Cleaner Desventajas – Recicla sólidos finos a traves de sus mallas. – Descarga Barita con los cortes. – Capacidad Limitada. – Degradacion de los sólidos producido en la succion y entrega de la bomba centrifuga usada para su alimentacion. – Separacion en parte depende de los conos. Desempeño (normalmente pobre). – Requiere para su operación de una bomba centrifuga.

Mud Cleaner TRES EN UNO Es una adaptacion de tres equipos en uno (Zaranda,Dsilter y desander). Se usa cuando hay poca disponibilidad de espacio.

Centrifugas Decantadoras CENTRIFUGA DECANTADORA

OPERACIÓN DUAL DE CENTRIFUGAS

CENTRIFUGA VERTICAL

Centrifugas Decantadoras 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6

Introduccion Separacion por sedimentacion Separacion centrifuga Principales componentes Principios de Operación Desempeño de las centrifugas Velocidad de las centrifugas Velocidad de transporte de los sólidos Aplicaciones Centrifugas de Baja Velocidad Centrifugas de Alta Velocidad Operación Dual de Centrifugas – Fluido no densificado Operación Dual de Centrifugas – Fluido densificado Operación para deshidratación de Fluidos Centrifugas Verticales – Secadoras de cortes

Centrifugas Decantadoras 1. Introducción -

Separación de los sólidos de la fase liquida, que no han sido removidos ni por las Temblorinas ni los hidrociclones.

-

Consiste en:

- Un recipiente de forma cónica o bowl, rotando sobre su eje a diferente velocidad (Entre 1,200 y 4,000 rpm). - Un sin fin o conveyor ubicado dentro del bowl gira en la misma dirección del bowl generando una velocidad diferencial respecto al mismo entre 18 y 90 rpm.

-

La velocidad diferencial permite el transporte de los sólidos por las paredes del bowl en donde los sólidos han sido decantados por la fuerza centrifuga.

-

El éxito de la operación depende de su trabajo continuo, la capacidad para descargar sólidos relativamente secos y alcanzar una alta eficiencia de separación.

Centrifugas Decantadoras Diagrama General de las Centrifugas

Centrifugas Decantadoras 2. Separacion por sedimentación ü La separación de los sólidos de un liquido utilizando un tanque de sedimentacion abierto. ü El fluido cargado de sólidos entra por un extremo y sale por el otro. ü El tiempo de viaje del punto de entrada al punto de salida permite que los sólidos mas grandes se sedimenten a una profundidad que afecta su separación, ü La separación entre los sólidos y los liquidos se produce basicamente por: - La diferencia de densidad entre el solido y el liquido - La fuerza de gravedad - El tiempo ü Las diferencias de densidad, la gravedad y otros factores que controlan este proceso estan definidos por la LEY DE STOKES

Centrifugas Decantadoras LEY DE STOKES V = (1.55 x 10-7)xD2x(Pp – Pl)g u En donde:

V = Velocidad de sedimentacion (ft/min) D = Diámetro de las partículas (micrones) Pp= Densidad de las partículas (ppg) Pl = Densidad del liquido (ppg) u = Viscosidad (cps) g = Aceleracion gravitacional (32.2 ft/seg2)

De acuerdo con la Ley de Stokes, la velocidad de sedimentacion es afectada por: - El diametro de las partículas - La viscosidad del fluido - La diferencia de densidad entre las partículas y el liquido y en donde, la variable mas significativa es el diametro de las partículas

Centrifugas Decantadoras 3. Separación centrífuga ü Basada en el principio de la acelaracion centrifuga para aumentar la fuerza de gravedad o fuerza “G” ü Cuando un objeto se hace girar alrededor de un eje, la gravedad aumenta de un “G” en el eje de rotacion a cierta fuerza G maxima de la perifaria del objeto. FUERZA “G” = D x rpm2 x 0,0000142 en donde,

D = diametro del bowl (in) rpm = velocidad del bowl

Por tanto, los sólidos que necesitan horas o dias para separarse por sedimentacion, pueden separarse en segundos con una centrifuga, y el punto de corte en la separación centrifuga depende de la fuerza G y del tiempo.

Centrifugas Decantadoras 4. Principales componentes de las centrífugas MOTOR ELÉCTRICO BOWL TUBO DE ALIMENTACIÓN

GEAR BOX

CONVEYOR COMPONENTES PARA LA DESCARGA DE LÍQUIDOS

Centrifugas Decantadoras 5. Principios de Operación DISTANCIA ENTRE-ASPAS (PITCH) TUBO DE ALIMENTACION COMPUERTAS DE LIQUIDO

PROFUNDIDAD ESTANQUE ESTANQUE

PLAYA DESCARGA SOLIDA

ü

Los sólidos son separados por grandes fuerzas centrifugas , las cuales son generadas por la rotacion del bowl.

ü

El conveyor gira a una velocidad menor creando una velocidad diferencial que permiten la acumulacion de los sólidos hacia las paredes del bowl y su descarga por los los extremos del mismo.

ü

El fluido libre de sólidos es descargado desde el deposito en el otro extremo del bowl.

Centrifugas Decantadoras 6. Desempeño de las centrífugas Los siguientes son los parametros que determinan el desempeno de las centrifugas: ü La fuerza G, la cual depende de el diametro y la velocidad del bowl. ü La viscosidad del fluido ü La rata de procesamiento ü La profundidad del deposito ü La velocidad diferencial entre el bowl y el conveyor ü La posicion del tubo de alimentacion de la centrifuga

Centrifugas Decantadoras ü Los siguientes son las cinco formas de ajustar el funcionamiento de las centrifugas:

Dependiendo del tipo de centrifuga, los ajustes de funcionamiento se pueden hacer:

ü La velocidad del bowl. ü La velocidad diferencial entre el bowl y el conveyor ü La profundidad del deposito ü La posicion del tubo de alimentacion ü La rata de procesamiento

ü Mecanico: Se necesita detener la maquina y el empleo de herramientas ü Electrico: Utiliza motores de frecuencia variable. Se realizan en el panel de control ü Hidraulico: Utiliza una transmicion hidraulica. Se realizan en el panel de control.

Centrifugas Decantadoras 7. Velocidad de las centrífugas El ejemplo para los modelos de las centrifugas SWACO, las velocidades de operación son: Velocidad del Bowl Fuerza G 1900 rpm 720 2500 rpm 1250 3200 rpm 2100 Los cambio de velocidad se alcanzan al cambiar las correas y la posicion de las poleas

8. Velocidad de transporte de los sólidos Hace referencia a la velocidad a la cual se extraen los sólidos de la centrifuga. Esta depende de: ü La velocidad relativa del bowl ü La distancia de separación de los alabes

Centrifugas Decantadoras 9. Aplicación de las centrífugas decantadoras Centrifuga de Baja Velocidad Ø Los parámetros de operación normal son: Velocidad del bowl 1250 - 2500 rpm Profundidad del deposito 2.1 pulgadas Rata de Alimentación Puede variar Velocidad diferencial 23 – 44 rpm Tubo de Alimentación Completamente introducido Ø Recupera la barita mientras descarta los sólidos perforados, para fluidos densificados. Ø Contribuye al control de la viscosidad plástica del Fluido. Ø Descarta los sólidos perforados para los fluidos no densificados. Se puede aumentar la velocidad del bowl y así obtener un punto de corte mas fino.

Centrifugas Decantadoras Centrifuga de Alta Velocidad Ø Los parámetros de operación normal son: Velocidad del bowl 2500 - 3400 rpm Profundidad del deposito 2.1 pulgadas Rata de Alimentación Puede variar Velocidad diferencial Debe ser mínima Tubo de Alimentación Completamente introducido Ø Para Fluidos no densificados, descarta y controla los sólidos del Fluido. Se requiere máxima fuerza “G” para obtener un punto de corte mas fino. Ø Recupera el liquido del efluente de la centrifuga de baja velocidad, en configuraciones duales, permitiendo recuperar fluidos que pueden ser muy costosos. Ø Deshidratación del Fluido con la ayuda de agentes floculantes (Proceso de dewatering),

Centrifugas Decantadoras Operación Dual de Centrifugas – Fluido no Densificado

Centrifugas Decantadoras Operación Dual de Centrifugas – Fluido Densificado Layout General Configuración dual de Centrífugas - Serie

1 2 3 4 5 6 7

A B C D E F G H J

Centrífuga 414 Centrífuga 518

1

Bomba de Alimentación de la Centrifuga Bomba de Alimentación del Desander Tolva para recuperación de barita Boquilla para la recuperación de barita Catch Tank para la fase Liquida

4

J

Alimentación de la centrifuga 414 Alimentación de la centrífuga 518

5

Alimentación Centrifuga 518 desde sistema (Opcional) Descarga (Optional)de sólidos Centrifuga 414 (Opcional) Retorno de Barita al Sistema Activo Efluente al Sistema Activo Descarga de sólidos Centrifuga 518 Dilución alimentación de la centrifuga 414 3 Fase Liquida de las Centrifugas

B

G

H 7

A D E F

3 C

2

J

6

Centrifugas Decantadoras Operación para deshidratación de Fluidos

Centrifugas Verticales Centrifugas Verticales – Secadora de Cortes ü ü ü

ü ü ü ü ü ü ü

Generalidades Utilizada en operaciones con Fluidos sinteticos o base aceite Reduce el contenido de aceite en los cortes Reduce la cantidad de desechos generados durante las operaciones de perforacion Recupera fluidos de perforacion Características Buen desempeño ambiental. Mejora la recuperacion de fluidos de perforacion. Seguridad Facil instalacion Ventajas operacionales Facil mantenimiento

Centrifugas Verticales Centrifugas Verticales – Secadora de Cortes

ü

ü ü ü

Funcionamiento Incorpora alta velocidad a una centrifuga de canasta vertical logrando una maxima separación solido / liquido a unos altos volumenes de procesamiento. Los sólidos humedos entran por el tope de la centrifuga. Los sólidos secos salen por el fondo de la centrifuga. El fluido de perforacion es recuperado por las ventanas laterales.

Bombas Centrifugas

PRINCIPIOS DE OPERACION Y SELECCION DE TAMAÑO

Bombas Centrifugas 1.

Componentes de una bomba centrifuga

2.

Medición, Utilización y Control de la Energía de una Bomba

3.

Cavitación

3.1 Cavitación por succión 3.2 Cavitación por descarga 4.

Relación entre presión y altura de un liquido

5.

Carga expresada como Aceleración Centrífuga

6.

Selección del Tamaño de una Bomba

7.

Diseños de Succión

8.

Curvas de Desempeño de una Bomba

9.

Leyes de Afinidad

10. Aplicaciones de las Bombas Centrifugas

Bombas Centrifugas Componentes de una Bomba Centrifuga Los dos principales componentes de una bomba centrifuga son la rueda impulsora ( impeller) y la carcaza (Voluta). El impeller produce una velocidad en el liquido y la voluta forza el liquido para descargarse de la bomba convertiendo la velocidad a presion.

Impeller

Voluta

Bombas Centrifugas MEDICION DE LA ENERGIA DE LA BOMBA • La energía de la bomba centrifuga se mide en la forma de carga producida usando pies como unidad. • La carga producida es la altura vertical (pies) sobre la cual una bomba hace subir el fluido dentro de un tubo vertical, antes de consumir toda su energía. • Una vez que se logra la carga max. (Pies), se consume la energía total producida por las bombas. • Ningún fluido adicional saldr á por la descarga de la bomba.

Bombas Centrifugas UTILIZACION DE LA ENERGIA DE LA BOMBA q La carga (pies) debida a la energ ía de la bomba se consume de dos (2) maneras: •Aspiracion-movimiento vertical del fluido. Aumenta según la altura

•Fricción - resistencia del fluido al flujo a través de la tubería, las conexiones y las toberas (requisito de la aplicación) Aumenta según el rendimiento de la bomba(GPM)

Bombas Centrifugas CONTROL DE LA ENERGIA DE LA BOMBA q Después de ser encendidas, las bombas centrifugas seguirán bombeando un volumen creciente hasta que se logre la carga máxima (pies) a través de la aspiración y fricción, si no la bomba comenzara a cavitar. La cavitación ocurre cuando esta saliendo mas fluido del que esta entrando. qLas bombas centrifugas deben ser del tamaño adecuado para la aplicación especifica en que serán usadas, si no, la energía producida será incorrecta, causando resultados indeseables.

Bombas Centrifugas CAVITACION Cavitacion por Succion La cavitacion por succion ocurre cuando la succion de la bomba esta bajo condiciones de baja presion o alto vacio donde el liquido pasa a vapor en la punta u ojo del impeller de la bomba. Este vapor es llevado sobre la parte de la descarga de la bomba donde no es mas grande el vacio y es nuevamente comprimido a liquido por la alta presion de descarga. Esta accion de implosion ocurre violentamente y ataca la cara del impeller. Un impeller que ha sido operado bajo la condicion de cavitacion por succion tiene grandes trozos de material removido de su cara causando falla prematura de la bomba.

Bombas Centrifugas CAVITACION Cavitacion por Descarga La cavitacion por descarga ocurre cuando la descarga de la bomba es extremadamente alta. La alta presion de descarga causa que la mayoria del fluido circule dentro de la bomba en vez de ser descargado. A medida que el liquido fluye fluye alrededor alrededor del impeller este pasa a traves de la pequena tolerancia entre el impeller y el corte de agua de la bomba a una velocidad extremadamente alta. Esta velocidad causa un vacio que se desarrolla en el corte de agua similar a lo que ocurre en un venturi y el liquido se convierte en vapor. Una bomba que ha sido operada bajo estas condiciones presenta un desgaste prematuro en las aspas del impeller y en el corte de agua de la bomba. Adicionalmente, a las condicinones de alta presion, se pueden presentar danos prematuros en el sello mecanico y las balineras y bajo condiciones extremas se rompera el eje del impeller.

Bombas Centrifugas Relacion entre la Presion y la altura de un Liquido (Carga) • La carga se mide en pies, y según la densidad del fluido, se convierte en la presión máxima(Psi) en la descarga de la bomba. •Luego la presión disminuirá continuamente hasta "0"PSI, según la aspiración y la fricción, hasta que el fluido salga del sistema. P = 0.052 x Densidad (ppg) x Carga (Pies) Carga

= Altura de la columna del fluido (Pies).

P o.o52

= Presion de alimentacion a la entrada del cono (psi ). = Factor de conversion

Bombas Centrifugas Relacion entre la Presion y la altura de un Liquido (Carga) 0 psi

Ejemplo 70 ft de cabeza

Diesel = 26.9 psi

Cual es la presion de descarga a una cabeza de 70’ si se bombea: •Agua (8.33 ppg) •Diesel (7.4 ppg)

Agua = 30.3 psi psi

Lodo12.5 ppg = 45.5 psi

•Lodo (12.5 ppg)

Bombas Centrifugas Carga expresada como aceleracion Centrifuga Carga (Pies) =

V2 2g

12” Impeller

V = Velocidad del Impeller (pies/Seg) g = Fuerza Gravitacional = 32.2 ft / sec 2 Ejemplo V = (rpm ÷ 60) x (diametro (pulg) ÷ 12) x π V = (1,750 ÷ 60) x (12 ÷ 12) x (3.1416) V = (29.17) x (1) x (3.1416) = 91.6 ft / sec

Carga = 91.6 2 ÷ (2 x 32.2) Carga = 130.2 ft

1,750 rpm Motor 130 ft of Head

SUCCION

“Al aumentar los RPM y el diametro de la tuberia se aumenta la carga”

Bombas Centrifugas Carga (Pies) & Presion (Psi) • La carga (Pies) solo depende de la Velocidad y del diametro de la rueda movil (impeller). • La densidad del fluido aprece en forma de presion (Psi). • La presión máxima sera observada en la descarga descarga de la bomba y disminuira hasta cero cuando se logra la maxima carga. •Luego la presión disminuirá continuamente hasta "0"PSI, según la aspiración y la fricción, hasta que El fluido salga del sistema. P = 0.052 x Densidad (ppg) x Carga (Pies)

Bombas Centrifugas Carga (Pies) - Importancia •Todas las aplicaciones para bombas centrifugas requieren una carga mínima para funcionar correctamente. • La carga mínima requerida (pies) es además de la carga (pies) requerida para hacer subir el fluido verticalmente hasta la aplicación, así como la resistencia de la carga de fricción (pies) al flujo dentro de la tuber ía. Ejemplo: Un desarenador (swaco) requiere una carga de 74 pies. •Si se instala el desarenador a 15 pies encima de la descarga de la bomba y la perdida causada por la fricción dentro de la tubería es de 6 pies. •Cuál es la carga mínima requerida para la bomba?.

Bombas Centrifugas Carga requerida para el desarenador Bomba del desarenador de swaco •Carga requerida por el desarenador = 74 pies de carga •Altura de aspiración vertical hasta el desarenador =15 pies de carga •Fricción en la tubería

=6 pies de c arga

•Total de pies de carga requeridos

=95 pies de carga

•La bomba debe ser capaz de producir 95 pies de carga para que el desarenador funcione correctamente. •Se usan 21 pies de carga para desplazar el fluido hasta el desarenador.

Bombas Centrifugas Bomba del desarenador •Un indicador instalado en la descarga de la bomba indicaría 95 pies de carga? •Un indicador instalado en el desarenador indicaría 74 pies de carga? •Si el peso del lodo es de 9,5 LB/GAL, cual seria la indicación de los indicadores? •Descarga de la bomba

=

PSI

•Múltiple del desarenador

=

PSI PSI

P = 0.052 x Densidad (ppg) x Carga (Pies)

Bombas Centrifugas CARGA DE ASPIRACION(Pies) •La carga de aspiración (pies) es la energía que la bomba debe usar para entregar el lodo verticalmente hasta la entrada de lodo de la aplicación. •La distancia vertical se mide a partir del eje de aspiración de la bomba.

CARGA DE FRICCION (Pies) •La carga producida por la resistencia al flujo se llama carga de fricción (pies) •La carga de fricción(Pies) aumenta el caudal de la bomba(GPM) aumenta. • Diámetros más pequeños de la tubería, tendidos más largos de la tubería, mayor cantidad de conexiones, todos son factores que aumentan la carga de fricción (pies) •La presión de carga (pies de carga) recomendada por el proveedor constituye una forma de carga de fricción (resistencia al fluido a través de la tobera de admisión del equipo).

Bombas Centrifugas CARGA DE APLICACION •Para todas las aplicaciones que requieren una bomba centrifuga para la operación, el proveedor ha recomendado una presi ón de carga de funcionamiento que resultara en un régimen de tratamiento según el caudal (GPM) nominal (rendimiento max.) max.) •La operació n a cualquier otra presión de carga producir producirá un cambio del régimen de tratamiento, de acuerdo con la siguiente relación H1 x GPM22 = H2 x GPM12 H1= Presion de carga del proveedor GPM1= Galonage de tratamiento a H 1 H2= Presión de carga efectiva GPM2=?

Bombas Centrifugas CARGA DE ASPIRACION NETA •DEBE HABER UNA CARGA SUFICIENTE EN EL LADO DE ASPIRACION DE LA BOMBA PARA FORZAR EL FLUIDO A ENTRAR EN LA BOMBA AL MISMO RITMO QUE EL FLUIDO TRATA DE SALIR POR EL LADO DE LA DESCARGA.

SI ESTA CARGA NO ES SUFICIENTE HABRA CAVITACION •Hay dos tipos de Carga de Aspiracion Neta Positiva: CANP REQUERIDA -

Cuando el caudal (GPM) de la bomba aumenta, se requiere mas CANP.

CANP DISPONIBLE -

La Presion atmosferica, temperatura del lodo, la altura del lodo encima del eje de la bomba y la carga de friccion de la tuberia de aspiracion determinan la CANP disponible

CANP = CANPD - CANPR LA CANP DEBE SER POSITIVA

Bombas Centrifugas FACTORES QUE AFECTAN LA CARGA DE ASPIRACION NETA qPRESION ATMOSFERICA • La presion atmosferica disminuye con la altura. qALTURA DEL LODO ENCIMA DEL EJE DE LA BOMBA qCARGA DE FRICCION (PIES) EN LA TUBERIA DE ASPIRACION •La carga de friccion en la aspiracion debe ser minimizada, sino el fluido tratara de salir por la descarga mas rapidamente que por la succion provocando “cavitacion ” qPRESION DE VAPOR DEL LODO •Cuando la presion aumenta el agua se vaporiza (se convierte en gas) a una temperatura mas baja.

Bombas Centrifugas CANP DISPONIBLE (CANPD) Y REQUERIDA (CANP R) qCANPD= Ha + He – Hf - Hvp • Ha = Carga atmosferica •He = Carga de altura (Bomba a superficie del lodo) •Hf

= Carga de friccion (Perdida por friccion en la aspiracion)

•Hpv = Presion de vapor del lodo a la temperatura de bombeo.

qCANPR •Indicada directamente por las curvas de rendimiento •Factor limitador para el caudal Volumetrico

Bombas Centrifugas Tabla de perdidas de friccion en accesorios Pipe

Valves

Diameter Gate Plug

Globe

Angle

Check

Foot

1.5"

0.9

-

45

23

11

39

2"

1.10

6.0

58

29

14

47

3"

1.6

8.0

86

43

20

64

4"

2.1

17

113

57

26

71

6"

3.2

65

170

85

39

77

Tee

Enlrg

Contr

Pipe

Tube Elbows Turn

Diameter 45

90

45

90

Strt Side 1:2 3:4 2:1 4:3

1.5"

1.9

4.1

1.4 2.3

2.7

8.1

2"

2.4

5.2

1.9 3.0

3.5

10.4 3.2 1.2 1.8 1.2

3"

3.6

7.7

2.9 4.5

5.2

15.5 4.7 1.7 2.8 1.7

4"

4.7

10.2 3.8 6.0

6.8

20.3 6.2 2.3 3.6 2.3

6"

7.1

15.3 5.8 9.0 10.2

31

2.6 1.0 1.5 1.0

9.5 3.4 5.6 3.4

Bombas Centrifugas Tabla de perdidas de friccion en tuberia Friction Loss of Water in Feet per 1 00 Feet of Pipe

U.S.

1"Pipe

2"Pipe

GPM

Vel

Loss Vel

10

3.72

11.7

1.02 0.50

0.45 0.07

20

7.44

42.0

2.04 1.82

0.91 0.25

0.51 0.06

30

11.15 89.0

3.06 3.84

1.3 6 0 . 5 4

0.77 0.13

40

14.88 152

4.08 6.60

1.82 0.91

Loss

3"Pipe Vel

4"Pipe

Loss Vel

5"Pipe

6"Pipe

Loss

Vel

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0.49 0.04

-

-

1.02 0.22

0.65 0.08

-

-

-

Loss Vel

Loss

50

-

-

5.11 9.90

2.27 1.36

1.28 0.34

0.82 0.11

0.57 0.04

60

-

-

6.13 13.9

2.72 1.92

1.53 0.47

0.98 0.16

0.68 0.06

70

-

-

7.15 18.4

3.18 2.57

1.79 0.63

1.14 0.21

0.7 9 0.08

80

-

-

8.17 23.7

3.65 3.28

2.04 0.81

1.31 0.27

0.91 0.11

90

-

-

9.19 29.4

4.09 4.06

2.30 1.00

1.47 0.34

1.02 0.14

100

-

-

10.2

35.8

4.54 4.96

2.55 1.22

1.63 0.41

1.13 0.17

110

-

-

11.3

42.9

5.00 6.00

2.81 1.46

1.79 0.49

1.25 0.21

120

-

-

12.3

5 0.0

5.45 7.00

3.06 1.72

1.96 0.58

1.36 0.24

130

-

-

13.3

58.0

5.91 8.10

3.31 1.97

2.12 0.67

1.47 0.27

140

-

-

14.3

67.0

6.35 9.20

3.57 2.28

2.29 0.76

1.59 0.32

150

-

-

15.3

76.0

6.82 10.5

3.82 2.62

2.45 0.88

1.70 0.36

Bombas Centrifugas SELECCI ÓN DEL TAMAÑO DE LA BOMBA q LIMITE DE CAPACIDAD Limites de capacidad para varias bombas TAMAÑO DE LA BOMBA

CAUDAL MAXIMO (GPM)

2x3 3x4 4x5 5x6 5x6 Magnun 6x8 6x8 Magnun

450 750 1100 1600 1800 1600 2400

q POTENCIA REQUERIDA (BHPR) •Leer la potencia requerida para el agua en la curva de la bomba. •La potencia requerida para Fluidos (mayor peso) = [Densidad (lb/gal ) / 8.33] x BHP curva

Bombas Centrifugas SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE LA BOMBA q POTENCIA DE LA BOMBA SE PUEDE CALCULAR LA POTENCIA

POTENCIA (HP) =

GPM x (pies de carga)x(Gravedad Espec.) (3960) (Eficiencia)*

GRAVEDAD ESPECIFICA = [Densidad (lb/gal) / 8.33] *DE LA CURVA DE RENDIMIENTO SINO HAY NINGUN VALOR DISPONIBLE USAR 0,75

Bombas Centrifugas DISEÑOS DE SUCCION NO RECOMENDADO

EN LA SUCCION DE LA BOMBA HAY QUE: ü Minimizar las perdidas por friccion. ü Reducir la entarda de aire ü Reducir la cantidad de volumen muerto antes de la succion porque este volumen es perdido.

RECOMENDADO

Bombas Centrifugas Curva de desempeño de una bomba Las curvas de desempeno de una bomba centrifuga es producida por el fabricante de pruebas de desempeño y muestran la relacion entre el caudal, la eficiencia , la CANPR y BHPR. §A mas cabeza menos caudal §A mas baja cabeza mas caudal §A mas bajo caudal menos Horsepower § A mas alto caudal mas Horsepower

Bombas Centrifugas Curvas de Rendimiento o desempeño

Bombas Centrifugas LEYES DE AFINIDAD El rendimiento de una bomba centrifuga es afectada por el cambio en velocidad (rpm) o tamaño del impeller (diametro). Definiciones: Q = Caudal I\en gpm D = Diametro del impeller en pulgadas H = Cabeza en pies BHP = Caballos de fuerza N = Velocidad en rpm

Bombas Centrifugas LEYES DE AFINIDAD La Ley de afinidad para una bomba centrifuga CON EL DIAMETRO DEL IMPELLER PERMANECE CONSTANTE y la velocidad cambia:

Caudal : Q1 ÷ Q2 = N1 ÷ N2 Ejemplo: @ 1,750 rpm y 100 gpm, Cual es el caudal a 3,500 rpm? 100 ÷ Q2 = 1,750 ÷ 3,500 Q2 = 200 gpm

Bombas Centrifugas LEYES DE AFINIDAD Cabeza: H1 ÷ H2 = (N1)2 ÷ (N2)2 Ejemplo: @ 100 pies de cabeza y 1,750 rpm, Cual es la cabeza a 3,500 rpm? 100 ÷ H2 = (1,750)2 ÷ (3,500)2 H2 = 400 ft Potencia: BHP1 ÷ BHP2 = (N1)3 ÷ (N2)3 Ejemplo: @ 5 BHP y 1,750 rpm, Cuantos Caballos de fuerza son requeridos a 3,500 rpm? 5 ÷ BHP2 = (1,750)3 ÷ (3,500)3 BHP2 = 40

Bombas Centrifugas LEYES DE AFINIDAD La Ley de afinidad para una bomba centrifuga CON LA VELOCIDAD CONSTANTE y el cambiado el impeller: Caudal: Q1 ÷ Q2 = D1 ÷ D2 Example: @ 100 gpm con un Impeller Impeller 8 ”, Cual es el caudal con un impeller 6”? 100 ÷ Q2 = 8 ÷ 6 Q2 = 75 gpm

Bombas Centrifugas LEYES DE AFINIDAD Cabeza:

H1 ÷ H2 = (D1)2 ÷ (D2)2

Ejemplo: @ 100 ft of cabeza y un Impeller 8”, Cual es la cabeza a un impeller 6”? 100 ÷ H2 = (8)2 ÷ (6)2 H2 = 56.25 ft Potencia: BHP1 ÷ BHP2 = (D1)3 ÷ (D2)3 Ejemplo : @ 5 BHP con un Impeller 8”, Cuantos caballos son requeridos con un impeller 6”? 5 ÷ BHP2 = (8)3 ÷ (6)3 BHP2 = 2.1

Bombas Centrifugas APLICACIONES DE LA BOMBAS CENTRIFUGAS q HIDROCICLONES • Carga requeridas

75-90 pies (proveedor)

•Volumenes requeridos

500-1500 gpm

•Tamaño de la bomba

5x6 o 6x8 a 1750 rpm

•Problema comun

Presion de carga inferior a la deseada resulta en una reduccion en la velocidad del fluido dentro del cono y por tanto punto de corte mas grueso.

q DESGASIFICADORES • Carga requeridas

75 pies (Minimo)

•Volumenes requeridos

700 gpm

•Problema comun Presion de carga inferior a la deseada resulta en un volumen de lodo cortado por gas tratado disminuyendo eficiencia al proceso.

Bombas Centrifugas APLICACIONES DE LA BOMBAS CENTRIFUGAS q Agitacion del lodo • Carga requerida •Volumenes requeridos

70 pies (proveedor) 600-900 gpm*

* Una tobera de 1 1/16 pulgadas producira 150 gpm a una carga de 70 pies.

MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS

1.

EVALUACIÓN EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE SÓLIDOS EN EL Fluido DE ACUERDO AL PESO

2.

CALCULO DEL DIAMETRO PROMEDIO DEL HUECO POR WASHOUT

3.

CALCULO DE LOS SÓLIDOS GENERADOS POR EL HUECO POR HORA / SECCION

4.

EVALUACION DE LA EFICIENCIA DEL EQUIPO DE CONTROL DE SÓLIDOS. (API, PRACTICA 13C)

5.

EVALUACION DE LA EFICIENCIA DE LOS CONOS DE LOS HIDROCICLONES.

MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS

1.

EVALUACIÓN EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE SÓLIDOS EN EL Fluido DE ACUERDO AL PESO

MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS

2. CALCULO DEL DIAMETRO PROMEDIO DEL HUECO POR WASHOUT. Es

de gran importancia conocer el diámetro real del hueco por derrumbamiento de las paredes. Para calcular el volumen aproximado de cortes generados por el hueco, hay dos formas para calcular el diámetro del washout: por incremento del área y por incremento del diámetro.

Para calcular el diámetro promedio en un intervalo determinado, se toma el porcentaje de washout promedio para ese intervalo. Diámetro del Washout (pulgadas) = {Diametro2 * (1 + % Washout)} ½ Diámetro del Washout (pulgadas) = Diámetro (pulgadas) * ( 1 + %washout )

MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS

3. CALCULO DE LOS SÓLIDOS GENERADOS POR EL HUECO POR HORA. V sólidos (bls/hr) = {Diámetro del Washout (pulgadas)}2 * Rata promedio (Pies / Hora) / 1029

Nota: Con esta ecuación se puede determinar el volumen de sólidos generados en una sección.

MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS

4. EVALUACION DE LA EFICIENCIA DEL EQUIPO DE CONTROL DE SÓLIDOS. (API, PRACTICA 13C) El siguiente es el método API de campo para evaluar la eficiencia de separación de sólidos en el equipo de control de sólidos, usando un fluido de perforación y considerando que el porcentaje de sólidos de baja gravedad especifica se mantiene constante y que no hay perdidas de fluido mayores por el equipo de control de sólidos. §

De una longitud de intervalo deseada (Long) en pies, obtenga diámetro del hueco (Diam) en pulgadas, el agrandamiento del hueco (Washout) en fracción y el porcentaje de sólidos de baja gravedad especifica (%LGS)

§

Calcule el volumen de Fluido construido (VFluido) necesario para llenar el hueco recién perforado y diluir el Fluido para así mantener los LGS constantes.

MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS •

Calcule el volumen de sólidos de perforación contenidos en el Fluido (Vsólidos) debido a un intervalo perforado, utilizando el diámetro del washout por agrandamiento del hueco (Diámetro del Washout). Vsólidos (Bbls) = Diámetro del Washout 2 * Long / 1029

•

Calcule el volumen de dilución requerido si los sólidos no hubieran sido removidos (Vdilución), suponiendo una eficiencia de 0% del equipo de control de sólidos. Vdilución = Vsólidos / (%LGS / 100)

•

Calcule el factor de dilución (Fdilución) Fdilución = VFluido / Vdilución

Calcule la eficiencia de remoción total de sólidos (Etotal) Etotal = 1 - Fdilución

MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS

5. EVALUACION DE LA EFICIENCIA DE LOS CONOS DE LOS HIDROCICLONES. PROCEDIMIENTO La siguiente es una tabla que muestra los parámetros bajo los cuales debe funcionar un hidrociclón dependiendo del diámetro del cono.

MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS •

Para determinar la descarga total de sólidos por un cono, se utiliza un embudo o un jarro de ¼ de galón que puede ser el mismo usado para hallar la viscosidad plástica.

•

Calcular el tiempo en segundos que dura el embudo en llenarse con sólidos de la descarga de uno de los conos (Tiempo Descarga)

•

Hallar el peso en libras por galón de la descarga de sólidos (Densidad)

•

Hallar el caudal de descarga de sólidos removidos por el cono en libras por hora (Caudal Removido), utilizando la siguiente ecuación cada cono independientemente, es decir:

Rata de descarga (Lbs/hr) = Dmuestra (Lbs/gal) * 900 * # de conos / T muestra (seg)

MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS EVALUACION •

Hallar las densidades del Fluido o sólidos en cada uno de los conos del hidrociclón (Densidad) y su respectivo caudal de descarga (Caudal Removido) para tener una evaluación comparativa de la eficiencia de los conos:

•

Si las (Densidad) 1 = (Densidad) 2 en dos conos evaluados, entonces el cono que tenga el mayor caudal tendrá la mayor eficiencia, dado que un mayor volumen de sólidos esta siendo removido a la misma relación liquido / sólido.

•

Si los (Caudal Removido) 1 = (Caudal Removido) 2 en dos conos evaluados, entonces el cono que tenga la mayor densidad será el que tenga mayor eficiencia, dado que más sólidos y menos liquido esta siendo removidos al mismo caudal de descarga.

Tanques de Fluidos 1.

Áreas de tanques

1.1 Sistema de tratamiento 1.2 Tanque de Viaje 2.

Sistema de Ecualización

2.1 Líneas de ecualización 3.

Sistema de agitación

3.1 Agitadores 3.2 Pistolas

Tanques de Fluidos AREA DE TANQUES Debe ser:

• Ni muy grande ni muy pequeño • Ni somero ni muy profundo

TANQUE DE PILDORA 43 BBLS

TANQUE DE RESERVA 180 BBLS

Minima Area de Superficie (MADS): MADS(ft2)=Máximo Flujo a manejar (gpm)/40

31 BBLS SUCCION DESGASIFICADOR 94 BBLS

TANQUE DE SUCCION

SUCCION DESANDER

127 BBLS

31 BBLS

• Ni tan angosto ni tan amplio • Bien Agitado

TRAMPA DE ARENA

SUCCION MUD CLEANER 81 BBLS TANQUE DE MEZCLA

SUCCION CENTRIFUGAS

169 BBLS

84 BBLS TANQUE DE COLIDES 84 BBLS

Tanques de Fluidos SECCION DE TRATAMIENTO / ADICION Flexible entrada de fluídos. Equalizadores en el fondo. Buena disposición para la adición y mezcla. Ubicación de bomba de succión. Válvulas para desechar Fluido/sólidos. No debe existir equipo de control de sólidos alli.

Tanques de Fluidos TANQUE DE VIAJE Debe tener el mismo peso del Fluido del hueco. Debe haber continua variación de Fluido entrando y saliendo. Es conveniente medir y registrar la cantidad de Fluido necesitado para llenar el hueco. Aproximadamente la altura varia un pie por cada barril.

Tanques de Fluidos SISTEMA DE EQUALIZACION: LINEAS DE EQUALIZACION • •

Son requeridas entre los compartimientos y cada uno de los tanques del sistema activo. Permiten el constante flujo de los fluidos, manteniendo constante el nivel de los líquidos entre los tanques o compartimientos

Tanques de Fluidos SISTEMA DE EQUALIZACION: LINEAS •

Son recomendados entre el tanque de mezcla y el de succión.

•

Entre otros tanques deben ser ecualizadores de tipo de fondo o bajos.

•

La completa ecualización a través de todo el sistema mantendrá constante los niveles en los tanques, eliminando la posibilidad de niveles bajos en la succión que puedan causar cavitación en las bombas centrifugas.

•

El tamaño debe ser de mínimo 10 pulgadas de diámetro con el fin de evitar taponamientos y condiciones turbulentas de flujo.

Diámetro (pulg) =

( Galonaje Máximo (gpm) / 15 )

Tanques de Fluidos SISTEMA DE EQUALIZACION En la siguiente tabla se recomienda la ecualización que se debe tener:

Ubicacion Equalizacion Salida de la trampa de Arena Alto Desgasificador Alto Desarenador Bajo Desarcillador Bajo Centrifugas Alto (Ajustable) Mezcla - Adicion Bajo Mezcla - Succion Bajo

Tanques de Fluidos Sistemas de Agitación : AGITADORES •

Son necesarios en todos los tanques con excepción de la trampa de arena

•

Permiten una uniforme suspensión de los sólidos y disminuyen el asentamiento de estos en las esquinas de los tanques.

•

El tamaño y tipo de agitador esta definido por el diseño de los tanques

•

La ubicación de los bafles en las esquinas de los tanques es necesario para disminuir el problema de asentamiento de los sólidos.

Tanques de Fluidos Sistemas de Agitación : AGITADORES PATRON DE FLUJO AXIAL

Distancia al fondo ance from bottom (axial f 1/3 - 3/4 x diámetro cuchilla l

l

Cuchillas con inclinación.

Tanques de Fluidos Sistemas de Agitación : AGITADORES PATRON DE FLUJO RADIAL

Distancia al fondo ance from bottom (axial f Lo mas cerca posible l

l

Cuchillas planas.

Tanques de Fluidos Sistemas de Agitación : AGITADORES INSTALACION DE BAFLES

Tanques de Fluidos Sistemas de Agitación : AGITADORES EFECTO DE LA TUBERIA EN LA AGITACION

Tanques de Fluidos Sistemas de Agitación : Pistolas