• Author / Uploaded
• Lina Barrero Avellaneda

Citation preview

INFORME DE LABORATORIO LABORATORIO 5

GRUPO DE LABORATORIO # 4 MELISSA VALENCIA DUQUE (5101362) DAVID JOSÉ MARTINEZ BARROS (5101434) LUIS MIGUEL SIERRA IGUARÁN (5101361) LINA MARÍA BARRERO AVELLANEDA (5101439)

PROFESOR LUIS GUILLERMO MERCADO

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS, INGENIERÍA DE PETROLEOS, LABORATORIO DE LODOS Y CEMENTOS, 8 SEMESTRE, GRUPO 5. NOVIEMBRE 14 DE 2013 BOGOTÁ D.C.

INTRODUCCIÓN

Los lodos base agua poseen una ventaja muy clara, la reacción negativa al contacto de arcilla. Las arcillas al tener contacto con agua se hinchan, causando así numerosos problemas al pozo; principalmente el taponamiento del hoyo y/o pegas de tubería. Existen los lodos base aceite, los cuales no poseen este problema, ya que las arcillas no reaccionan con el aceite. Sin embargo estos últimos lodos poseen un problema bastante grande, la parte económica. Los lodos base aceite, debido a sus mayor complejidad en los procesos industriales de elaboración y su inmensa mejoría a la hora de realizar operaciones de perforación, son de precios bastante elevados, y en muchas circunstancias no es rentable. Las empresas tienen una opción, los lodos PHPA. Una clase de lodos a base de agua que utilizan poliacrilamida parcialmente hidrolizada como aditivo funcional, ya sea para controlar las lutitas del pozo o para extender arcilla de bentonita en un lodo con bajo contenido de sólidos. Como lodo para control de lutitas se cree que la PHPA sella las microfracturas y reviste las superficies de las lutitas con una película que retarda la dispersión y la desintegración. Se utiliza KCl como inhibidor de lutitas en la mayoría de los diseños de lodos PHPA. En los lodos con bajo contenido de sólidos, la PHPA interactúa con concentraciones mínimas de bentonita uniendo las partículas entre sí y mejorando la reología sin aumentar la carga de sólidos coloidales. De este modo, las empresas encargadas de las perforaciones, pueden utilizar un lodo que cumpla con lo necesario, ya sea operacional y económico.

1. ANÁLISIS DE RESULTADOS

1.1 DATOS PRODUCTO Bentonita (gr) PHPA (ml) Pac L (lpb) Bio-Lose (gr) Material densificante

CONCENTRACIÓN 36 3,75 1,5 1,5 Carbonato de Calcio

1.2 CALCULOS PRELIMINARES: Bentonita = 12 lpb = 36 g para 3 barriles 3 barriles = 1050 ml 1.2.1 Cantidad de carbonato de calcio necesario para preparar 3 barriles de lodo en el laboratorio:

( )

( )

1.3 PRUEBAS BÁSICAS DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN: 1.3.1 Densidad: H2O= 8,3 lb/gal Lodo= 10,9 lb/gal Al adicionar gr de Carbonato de Calcio de logró aumentar el peso del lodo hasta un valor próximo al deseado. 1.3.2 Viscosidad de embudo: Viscosidad de embudo Marsh= 68 seg/qt

* 1ml = 1 cm

3

Para las primeras etapas de la perforación de pozos, la viscosidad óptima suele oscilar entre 40 y 45 segundos, pero para altas profundidades es recomendable un lodo con mayor viscosidad, por ende se obtuvo una buena viscosidad de embudo para este lodo, ya que el objetivo es evitar el influjo de fluidos indeseados. Una característica de los lodos PHPA es su alta viscosidad. 1.3.3 Reologia: Ɵ600/Ɵ300 = 31/19 = 1.631 Ɵ200/Ɵ100 = 15/11 = 1.363 Ɵ6/Ɵ3 = 7/4 = 1.75 PV = Ɵ600 – Ɵ300 = 31 – 19 = 12 cP YP = Ɵ 300 – PV = 19 – 12 = 7 lb/100ft2

Resistencia gel = 10 lb/100ft2 1.3.4 Filtrado API: Filtrado: 84 ml/30min Espesor del cake: 15,12 / 32 pulg El Filtrado resultante me determina la cantidad de agua libre que contiene el lodo, responsable de la formación del cake; el polímero PHPA es un encapsulante que genera un buena adhesión de este filtrado en las paredes del pozo evitando su intrusión a la formación y por ende la hinchazón de las arcillas. Se pudo observar que el polímero PHPA cumplió con su función ya que deshidrató el lodo rápidamente. El cake resultante es grueso y muy esponjoso, por la cantidad de sólidos en suspensión que contiene el lodo, productos de la encapsulación que realiza el PHPA; este cake aunque es muy grueso cumple con su función de evitar el paso del filtrado a la formación, estabilizando las lutitas y evitando la hinchazón de las arcillas. 1.3.5 Contenido de arena: 70 % sólidos 30 % líquidos El incremento significativo del porcentaje de arenas es debido a la adición del PHPA que encapsula las partículas de arena dentro del lodo, necesario para controlar la profundidad de invasión del filtrado. Sin embargo para contrarrestar el efecto se usan equipos como desarenadores que retiran la arena del lodo y lo vuelven a condiciones cercanas a las que tenía inicialmente. 1.3.6 Contenido de sólidos: 56% sólidos 54% líquidos

La cantidad de sólidos se debe, como se dijo anteriormente, por la adición de PHPA que actúa como encapsulante, generando la precipitación de sólidos y deshidratando el lodo. Se debe tener un porcentaje de sólidos menor al porcentaje de arenas ya que de lo contrario significaría que el lodo está siendo quemado por las altas temperaturas en el pozo. 1.3.7 Capacidad azul de metileno:

La cantidad utilizada de azul de metileno refleja una cantidad considerable de sólidos de perforación y también una buena concentración de bentonita en él, lo que nos da unas propiedades especificas en el lodo que pueden llegar a ser bastante benéficas dependiendo de las propiedades físicas y químicas que tenga la formación. Esto niveles pueden ser engañosos debido a que el lodo tenía un alto contenido de líquidos sin embargo con relación a los sólidos incorporados y teniendo en cuenta la densidad y viscosidad del fluido estos datos concuerdan con que los contenidos de arcillas en el lodo son considerables.

1.3.8 Ph=10 - 11

Se midió el pH por medio del método del colorímetro el cual consiste en humedecer un trozo de papel tornasol para ver a qué color cambia y dependiendo de este se estima el pH de la solución o en este caso del fluido, el color que se obtuvo fue un color verde un poco oscuro el cual hace referencia a un pH de alrededor de 10 a 11, el cual está bastante cerca al de las especificaciones que tenemos en la guía del laboratorio.

1.4 ANÁLISIS QUÍMICOS: 1.4.1 Alcalinidad del lodo: Pm= 0,5 cc de Ácido sulfúrico 0,02N/ 1 cc de lodo Al adicionar la fenolftaleína la muestra se tornó rosada, demostrando un pH básico para el lodo. Al titular la muestra con Acido Sulfúrico, se demuestra la presencia de iones solubles e insolubles en el lodo, iones solubles como el carbonato que se agregó para densificar el lodo; el Pm es el volumen de Acido Sulfúrico a 0,02N necesario para disminuir el pH de 1 ml de lodo a 8,3. 1.4.2 Alcalinidad del filtrado: Pf= 1,2 cc de ácido sulfúrico 0,02N/ 1cc de filtrado. Mf=1,2 cc + 2,1 cc = 3,3 cc de ácido sulfúrico 0,02N/ 1cc de filtrado. Se utilizaron dos gotas de acido sulfúrico 0.02N y se agregaron dos gotas de Naranja de Metilo. El color se torno naranja, luego de agregarle 2,1 ml de H2S04, el color se tornó rosado salmón. Por la coloración que dio el filtrado al adicionar la fenolftaleína se demuestra la presencia de un filtrado de pH básico. El Pf determina la cantidad de iones solubles presentes; el volumen de Acido Sulfúrico a 0,02N necesario para disminuir el pH de 1 ml de filtrado de lodo a 8,3. El Mf es la suma de la medida del Pf mas el volumen adicional de Acido Sulfúrico 0,02N requerido para reducir el pH de filtrado a 4,3. Como se puede observar este es un lodo que puede disminuir su pH con gran facilidad, por ende es recomendable su control. Por los bajos volúmenes de pf y mf y con un pH mayor a 10 se puede determinar una mayor presencia de iones CO3+2 con una condición de filtrado buena y estable. 1.4.3 Dureza total: (

)

(

) (

)

La dureza es causada por la cantidad de sales de calcio y magnesio disuelta en el agua o en el filtrado del lodo. Se pudo observar un cambio de color morado a un azul oscuro. La dureza Total demuestra la cantidad de iones de Ca y Mg (Ca++ & Mg++) presentes en el filtrado. Se puede observar una gran cantidad de estos iones presentes en el filtrado, esto puede ser debido a la adición de Carbonato de Calcio como densificante; los lodos PHPA se ven altamente afectados por la presencia de Calcio. 1.4.4 Cloruros:

(

) (

) (

)

Cloruros es una medida de la cantidad de iones de cloro disueltos en el filtrado del lodo, ya sean Cl o NaCl. La concentración de cloruros afecta la reología del fluido y comúnmente causa problemas de floculación. En algunos casos se pueden presentar influjos de agua salada. 1.4.5 Calcio específico: La solución no cambió de color al titular, por ende se concluye que hay una alta cantidad de calcio gracias a la gran cantidad de Carbonato de Calcio que se adicionó al lodo como material densificante. El calcio es un contaminante que afecta las propiedades del fluido y disminuye el rendimiento de las arcillas.

2. CONCLUSIONES



Se aumenta la densidad del lodo adicionando carbonato de calcio hasta un peso ideal por las propiedades de la formación en la que este será utilizado con el fin de transmitir la energía necesaria al equipo y tener una buena limpieza de pozo para poder trabajar de una mejor manera, aunque debido al alto peso del lodo podrían presentarse problemas de revoques un poco gruesos, y la gran cantidad de carbonato de calcio adicionada podría dar niveles muy altos de calcio ocasionando que este se precipite y dé como resultado demasiados sólidos en el fluido.



La viscosidad de embudo arrojo datos que sobrepasan un poco los niveles óptimos que tiene esta propiedad, lo que se pudo ocasionar debido a los altos niveles de carbonato de calcio que hacen que el lodo tenga alta densidad y una mayor cantidad de sólidos en él.



A pesar de que el aspecto del revoque en la prueba de filtrado es poco prometedor debido a que es demasiado grueso, la adición del polímero PHPA genero un buen encapsulamiento de los sólidos lo que hizo que el lodo fuera más fácil de deshidratar lo que evita el influjo en el cake resultante, sin embargo este encapsulamiento de los sólidos en el lodo como ya se ha explicado antes puede desencadenar otros problemas en el proceso de perforación que deben ser tratados rápidamente.



La incorporación del polímero como ya lo dijimos anteriormente aumento el contenido de arena en nuestro lodo, esto debe ser tratado para evitar problemas como derrumbes o sobrepresiones sobre los equipos de perforación que pueden ser problemas importantes en el proceso de perforación.



Los altos contenidos de solidos obtenidos en la prueba se debe nuevamente al polímero que no solo encapsula los sólidos sino que también deshidrata el lodo aún más rápido lo que explica que en este haya menos líquido, estos resultados van de la mano con el contenido de arenas que deben tener valores similares lo que nos ayuda a descartar ciertas complicaciones que podrían resultar de los valores de estas pruebas como por ejemplo problemas por altas temperaturas en el pozo.



Según las consideraciones de la guía el pH debía ser ajustado a valores de entre 9.5 y 10 lo cual fue logrado sin la necesidad de nivelar con soda o

acido ya que tan solo con los aditivos adicionados en la preparación del lodo se llegó a los niveles deseados para los requerimientos del laboratorio. 

Con relación a los cambios del pH requeridos también se llegaron a valores de alcalinidad tanto del lodo como del filtrado deseadas un poco básicas para evitar reacciones con la formación, y la dureza de este es moderada por lo que el lodo está dentro de los estándares de no ser ni ácido ni básico por lo cual se podrían descartar ciertas complicaciones que pueden estar relacionadas con esta característica, sin embargo este valor se ve alterado por las altas cantidades de calcio en el lodo.



Los niveles de calcio en nuestra prueba se dispararon lo cual era de esperarse por la adición de más de 400 gramos de carbonato de calcio para llegar al peso de lodo deseado en esta prueba, por lo tanto no es un dato que sorprenda por lo cual los problemas asociados a esta característica pudieron haber sido tratados antes de poder conocer con exactitud estos valores.

3. RECOMENDACIONES

1. El cake o retorta tarda un poco más de lo normal para formarse como debe, esto debido al proceso de deshidratación que causa el PHPA; por ende, se recomienda darle más tiempo de lo normal en la obtención del filtrado. 2. En la preparación del lodo, agregar los aditivos de manera lenta para evitar la creación de grumos. 3. Al momento de mezclar los aditivos con el agua, colocar el agitador en la parte más baja del recipiente y en una alta velocidad para evitar grumos y evitar que se derrame la mezcla. 4. Antes de usar la balanza de lodos, limpiarla muy bien para evitar datos erróneos. 5. A medida que se va echando el lodo en la balanza, mover de manera circular esta para asegurar que se está llenando por completo. 6. Agitar constantemente el lodo de perforación para evitar que las partes solidas se decanten o precipiten causando heterogeneidad en la mezcla. 7. Al momento de utilizar el tubo zanahoria y el tamiz, utilizar una espatula para ayudar a la parte liquida a fluir ya que la parte solida tapona el paso. 8. Debido a que el lodo sufre un proceso de deshidratación, la cantidad de filtrado es mucho mayor; por lo tanto, se recomienda utilizar una probeta de mayor capacidad para que no haya derrames.