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DETERMINACIÓN DEL FILTRADO Y EL REVOQUE 1.- FUNDAMENTO TEÓRICO Una de las funciones básicas del fluido de perforación es sellar las formaciones permeables y controlar la filtración (pérdida de filtrado). Los problemas potenciales relacionados con los revoques gruesos y la filtración excesiva incluyen las condiciones de pozo reducido, el aumento del torque y arrastre, tuberías pegadas, la pérdida de circulación, la calidad inferior de los registros y daños a la formación. Con frecuencia se requiere un control adecuado de la filtración y la deposición de un revoque delgado de baja permeabilidad para evitar los problemas de perforación y producción. REVOQUE El revoque (enjarre, película o costra de lodo), es una capa delgada formada por la deposición de los sólidos del lodo de perforación en la pared del pozo; deposición que es causada por la presión de la columna de lodo en una perforación sobre balance (Overbalanced Drilling). El revoque depende de los siguientes factores: 1. 2. 3. 4. 5.

Sólidos (cantidad y tipo), figura 4a Tamaño Forma Distribución y Compresibilidad (la habilidad de deformarse bajo presión)

Ejemplo de revoques en función del p estática y como se mide aceiteaje de sólidos

FILTRADO Es la cantidad de fluido que invade la formación por acción de la presión de la columna de lodo. En un lodo base agua el filtrado lo compone el agua que fluye a través del revoque hacia la roca permeable. La filtración ocurre cuando cualquier formación permeable es expuesta al lodo de perforación, a una presión mayor a la presión de formación. La presión causa que el filtrado fluya a través de la roca y deposite los sólidos del lodo en la pared del pozo (revoque). Por lo tanto, existen dos tipos de problemas; aquellos debidos a la invasión de filtrado y aquellos debidos a la deposición del revoque. Los problemas causados por la invasión de filtrado no son problemas de perforación, sino problemas de evaluación de formación y terminación de pozos.

Características de la Filtración

PROBLEMAS POTENCIALES RELACIONADOS CON EL ESPESOR EXCESIVO DEL REVOQUE: 1. Puntos apretados en el pozo que causan un arrastre excesivo. 2. Mayor pistoneo debido a la reducción del espacio anular libre. 3. Pegadura por presión diferencial de la columna de perforación debido a la mayor superficie de contacto y al desarrollo rápido de las fuerzas de adhesión causado por la tasa de filtración más alta. 4. Dificultades con la cementación primaria debido al desplazamiento inadecuado del revoque. 5. Mayor dificultad para bajar el revestidor

PROBLEMAS POTENCIALES RELACIONADOS CON LA INVASIÓN EXCESIVA DE FILTRADO: 1. Daños a la formación causados por la invasión de filtrado y sólidos. La zona dañada está ubicada a una profundidad demasiado grande para que pueda ser reparada mediante perforación o acidificación. Los daños pueden consistir en precipitación de compuestos insolubles, cambios de humectabilidad, cambios de permeabilidad relativa respecto al aceite o al gas, taponamiento de la formación por finos o sólidos, y el hinchamiento de las arcillas in-situ. 2. Prueba inválida de muestreo del fluido de la formación. Las pruebas de flujo del fluido de la formación pueden dar resultados que se refieren al filtrado y no a los fluidos del yacimiento. 3. Dificultades en la evaluación de la formación causadas por la invasión excesiva de filtrado, la mala transmisión de las propiedades eléctricas a través de revoques gruesos, y posibles problemas mecánicos al bajar y recuperar las herramientas de registro. Propiedades erróneas medidas por las herramientas de registro (midiendo propiedades alteradas por el filtrado en vez de las propiedades de los fluidos del yacimiento). 4. Las zonas de aceite y gas pueden pasar desapercibidas porque el filtrado está desplazando a los hidrocarburos, alejándolos del pozo, lo cual dificulta su detección. Los sistemas de lodo deberían estar diseñados para sellar las zonas permeables lo más rápido posible con revoques lisos y delgados. En las formaciones muy permeables con grandes gargantas de poros, el lodo entero puede invadir la formación (según el tamaño de los sólidos del lodo). La filtración ocurre bajo condiciones tanto dinámicas como estáticas, durante las operaciones de perforación:  

filtración bajo condiciones dinámicas ocurre mientras el fluido de perforación está circulando. filtración estática ocurre en otros momentos – durante las conexiones, los viajes o cuando el fluido no está circulando.

Las mediciones de filtración y revoque de baja presión, baja temperatura y Alta Temperatura, Alta Presión (ATAP) del Instituto Americano del Petróleo (API) realizadas por el ingeniero del lodo son pruebas estáticas. Estas pruebas son muy

eficaces para evaluar las tendencias globales de filtración del lodo, y en cierto modo proporcionan una indicación de las características de la filtración dinámica de flujo laminar. Pruebas más complejas y laboriosas, realizadas con instrumentos de laboratorio, están disponibles para medir la filtración dinámica, pero no son prácticas para realizar pruebas de rutina. FILTRACIÓN DINÁMICA La filtración dinámica es sensiblemente diferente de la filtración estática, muchas veces con tasas de filtración considerablemente más altas. No existe ninguna correlación directa entre las medidas de filtración estática de API y ATAP y la filtración dinámica. La experiencia ha demostrado que un lodo que demuestra buenas características de filtración estática y estabilidad tendrá un rendimiento satisfactorio bajo las condiciones reales de perforación, indicando que la pérdida de filtrado dinámica está comprendida dentro de un rango satisfactorio. La filtración comienza tan pronto como la barrena expone la roca permeable. Un sobrebalance de la presión hidrostática causará el flujo inmediato del filtrado dentro de la formación a una velocidad elevada. A medida que la filtración continúa, los sólidos más grandes de lodo sellan las formaciones porosas y un revoque empieza a formarse bajo condiciones dinámicas. El equilibrio del revoque es determinado principalmente por las características de los sólidos del lodo (tamaño, composición y concentración de las partículas), y en menor parte por las condiciones hidráulicas (flujo turbulento o laminar) y la viscosidad del filtrado. Los revoques dinámicos son más delgados y más sólidos que los revoques estáticos. A medida que la perforación continúa, el pozo está sujeto a condiciones dinámicas. Una vez que los portamechas pasan más allá de la formación permeable, las condiciones de flujo laminar normalmente predominan y las fuerzas de erosión hidráulica disminuyen. Durante las conexiones y los viajes, las condiciones estáticas depositan un revoque estático y las tasas de filtración disminuyen (raíz cuadrada del tiempo). Cuando se reanuda la circulación, el revoque estático depositado sobre el revoque dinámico comienza a desgastarse (quizás totalmente, según las condiciones hidráulicas) hasta que se logre de nuevo el equilibrio a una tasa de filtración constante. FILTRACIÓN ESTÁTICA La filtración estática ocurre bajo condiciones estáticas, es decir en cualquier momento en que el lodo no está circulando. El revoque esta relacionado con problemas de filtración y perforación. Los factores de interés son: espesor, permeabilidad, lubricidad y textura del revoque.

El espesor del revoque puede incrementarse con un alto contenido de sólidos en el lodo y dependiendo de la calidad de estos sólidos la permeabilidad del revoque puede también ser baja. La baja permeabilidad y una capa delgada del revoque son situaciones deseadas. FACTORES QUE AFECTAN LA FILTRACIÓN 

TIEMPO

Cuando todas las otras condiciones son constantes (presión, viscosidad, permeabilidad), la tasa de filtración y la velocidad de crecimiento del revoque disminuyen progresivamente con el tiempo, de la manera pronosticada por la ley de Darcy. Para pronosticar el volumen de filtrado VF2, sobre un periodo de tiempo considerado, t2, a partir de una medida de filtración VF1 tomada a un periodo de tiempo, t1, el volumen de filtrado captado estará en función de la raíz cuadrada de la relación entre los dos intervalos de tiempo: Donde: VF2 = Volumen de filtrado desconocido a un tiempo t2. VF1 = Volumen de filtrado al tiempo t1 t2 = Periodo de tiempo considerado t1 = Periodo de tiempo para VF1. t2 = Periodo de tiempo considerado. t1 = Periodo de tiempo para VF1. La relación del volumen de filtrado perdido y la raíz cuadrada del tiempo se muestra en la figura. El tiempo de la prueba de filtración de API es 30 minutos. En el campo, se suele usar un tiempo de prueba de 7 1/2 minutos y doblar el volumen de filtrado para estimar el valor API a 30 minutos. La prueba de filtración ATAP de API siempre debe ser realizada durante 30 minutos. Los efectos térmicos y el volumen retenido por la celda hacen que la prueba ATAP de 7 1/2 minutos sea insignificante.

Temperatura Cuando la temperatura del lodo se incrementa, la perdida del fluido se incrementara debida a la reducción de la viscosidad del filtrado. Y si un lodo es térmicamente estable, la perdida de fluido se incrementara en la misma proporción que disminuye la raíz cuadrada de la viscosidad del filtrado. Cuando un lodo es calentado de 75 a 250 ° F, la viscosidad del filtrado disminuye por un factor de cuatro, resultando en incremento de la perdida de fluido por un factor de dos. La figura 4d muestra el efecto de la temperatura en la perdida de fluido.

Efecto de la Temperatura en la perdida de filtrado

FILTRO PRENSA API o FILTRACIÓN DE PRESIÓN ESTÁTICA

FILTRACIÓN DE PRESIÓN ESTÁTICA

EQUIPO FILTRO PRENSA

Filtración de presión estática: tas pruebas son usadas para indicar la calidad del revoque y el volumen de perdida de fluido de un lodo de perforación bajo condiciones específicas. Las características de la filtración son afectadas por los tipos de y cantidades de sólidos y interacciones sus físicas y químicas. El primero operado con cartuchos de dióxido de carbono y el segundo operado con un botellón de aire comprimido.

Partes del Equipo Filtro Prensa Filtro prensa API: de pérdida de fluido a baja temperatura/ baja presión se emplea un filtro prensa API estándar, presurizado hasta un diferencial de 100 psi. La presión se puede aplicar con un medio fluido no peligroso, bien sea gas o líquido, o el nuevo montaje de presión hidráulica de contrapeso. Debido al riesgo de explosión no se debe usar oxigeno comprimido como una fuente de presión, pues en presencia de petróleo el oxigeno se puede combinar en una mezcla explosiva que puede incendiar el filtro. Para obtener resultados correlativos, se empleará el mismo espesor de un papel de filtro apropiado, de 9 cm, Whatman No. 50, u otro equivalente. La celda de presión está diseñada para que un disco de papel de filtro de 3 1/2 plg (9 cm) pueda ser colocado en el fondo de la cámara para remover las partículas del fluido. El área de filtración es de 7.1 + 0.1 plg2 (4580 + 60 mm2). El anillo o sello del filtro prensa es el factor determinante del área de filtración. La presión puede aplicarse por medio de un fluido no peligroso, ya sea gas o líquido. Algunos modelos están equipados con reguladores de

presión y pueden ser presurizados por medio de cilindros portables, minicilindros o por la utilización de presión hidráulica. El filtro prensa emplea un pequeño cilindro de aire comprimido como fuente de presión. Hay una válvula reguladora de la presión y una válvula de seguridad, unidas al cilindro de aire y una pequeña manguera de goma conecta esta unidad con la celda del filtro.

2.- OBJETIVO 2.1.- OBJETIVO ESPECIFICO  

Conocer los materiales que se van a utilizar Saber las definiciones del tema que se dará en el laboratorio ya sea de revoque o de filtrado.

2.2.- OBJETIVO GENERAL 

Medir el volumen de filtrado y la costra de lodo de un fluido de perforación usando el método de filtrado API.

3.- MATERIALES  

Equipo de filtro de presión Cilindro de gas (cartuchos de CO2)

 

Hoja de papel de filtro Probeta de 25ml

Para la preparación del lodo     

Bentonita, polímeros, almidones Agua destilada Balanza de lodo Viscosímetro de fann Viscosímetro Marsh

Para el cuidado de los estudiantes    

Guantes Mandil Barbijo mandil

4.- PROCEDIMIENTO DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DE FILTRADO 1. Asegúrese que cada parte de la celda esté limpia y seca, particularmente la malla, y que los anillos o sellos no estén distorsionados o arqueados 2. Ensamble la celda de la siguiente manera: tapa base, anillo de goma, malla, hoja de papel de filtro, anillo de goma y cuerpo de la celda. 3. Arme el equipo como se muestra en la Figura (que será el equipo a utilizar), después de llenar la celda con lodo recién agitado hasta un centímetro del borde superior.

4. Asegure el conjunto armado en el soporte y ajuste la unidad con el tornillo de seguridad. 5. Coloque una probeta de 25 ml en el soporte, debajo del tubo de descarga. 6. Remueva el porta cartucho e inserte un nuevo cartucho de CO2, desenrosque el tornillo T del regulador de presión y punce el cartucho, ajustando el porta cartucho sin forzar. Nota: a) Si la presión es liberada a través del regulador con el tornillo T, estando el tornillo T en la posición desenroscada, el regulador está fallando y debería repararse antes de proceder con el ensayo. b) Una pequeña cantidad de grasa aplicada al pico del cartucho de presión, incrementa la vida de la junta sellante. Precaución: No remueva el cartucho del porta cartucho, hasta que la presión haya sido completamente liberada. Si se hace esto, podría dañarse la junta sellante. Ajuste el regulador hasta una presión de 100 ± 5 psi (690 ± 6,9 kPa). Manteniendo constante dicha presión. El período del ensayo empieza al comienzo de la presurización inicial. 7. Mida el volumen cada 30 segundos para un tiempo de prueba de 7.5 minutos.

8. Después de los 7.5 minutos cierre paulatinamente la válvula de seguridad y anotar el volumen recolectado 9. Mida el volumen final de filtrado en [] ± 0.1 cm3 de aproximación. Reportar el volumen de filtrado en cm3 / 7.5 minutos DETERMINACIÓN DEL ESPESOR DEL REVOQUE 10. Desajustar el tornillo de seguridad y retire el deposito, desarme el equipo y deshágase del lodo. 11. Tenga cuidado al despegar el papel filtro con el revoque, y lave este con una ligera corriente de agua y de ser necesario deje secar el revoque por una media hora. 12. Mida y reporte el espesor del revoque más cercano a 1/32 plg (0.8 mm). Un espesor de 2/32" es generalmente considerado aceptable. 13. Limpie y seque el aparato profundamente, luego de cada uso. 5.- DATOS O CÁLCULOS

6.- CONCLUSIÓN

CUESTIONARIO 1. ¿Cuándo ocurre la filtración dinámica?

2. ¿Qué es revoque y filtrado?

3. ¿Cuándo ocurre la filtración estática y como se mide?

4. De qué factores depende el revoque.

5. Describa los aditivos usados para el control de filtrado.

6. ¿Cuál es la diferencia entre las pruebas API LPLT y HPHT?

7. factores que afectan la filtración y describa cada uno Depende de los factores siguientes 8. ¿Cuales son las partes del equipo de filtrado de prensa?

9. ¿Cuál seria un espesor aceptable para el revoque?

10. ¿Cuál es la importancia del revoque?.