LABORATORIO N°2 – DENSIFICACION DE LODO 2.1 INTRODUCCION I NTRODUCCION Frecuentemente es necesario incrementar la densidad del lodo según las operaciones que se estén realizando para controlar el pozo y en este experimento se va utilizar la bentonita como material densificante para aumentar la densidad del lodo de perforación. El experimento realizado en el laboratorio fue densificar el lodo hecho en el anterior experimento en el que se preparó un lodo de componentes bentonita y agua. Considerando que el lodo preparado en un anterior experimento se mantuvo a condiciones normales de ambiente y abierto el recipiente que lo contiene entonces se debe predeterminar la variación de la densidad del lodo y realizar los cálculos previos para determinar la cantidad de aditivo densificante necesario para obtener una nueva densidad del lodo. 2.2 OBJETIVOS
Calcular la densidad y el volumen del lodo del anterior experimento. Realizar los cálculos teóricos para determinar la cantidad de masa y volumen de bentonita de densidad 2,3 / necesaria para incrementar la densidad del lodo. Añadir la bentonita medida al lodo y medir de manera práctica su nueva densidad.
2.3 MARCO TEORICO Densidad, densificación y densificantes Densidad es la capacidad del lodo de ejercer una contrapresión en las paredes de la perforación, controlando de este modo la presión litostatica e hidrostática existentes en las l as formaciones perforadas. Se determina pesando en una balanza un volumen conocido de lodo. Densificantes son materiales no tóxicos ni peligrosos de manejar, que se utilizan para incrementar la densidad del fluido y en consecuencia, controlar la presión de la formación y los derrumbes que ocurren en aquellas áreas que fueron tectónicamente activas. La densidad de las arcillas ordinarias varía entre 2.0 y 2.8 g/cm 3 y la arcilla solo puede aumentar la densidad del agua desde 1.0 hasta aproximadamente aproximadamente 1.3 g/cm 3; en el caso de una mayor densidad se debe utilizar materiales inertes de mayor gravedad especifica que proporcionen al lodo mayor peso. La densidad para una sustancia molecularmente homogénea, la densidad es la densidad física que nos expresa la masa en dicha sustancia contenida en una unidad de volumen, es decir:
=
=
Peso especifico El peso específico representa la fuerza con la que la tierra atrae a una unidad de volumen de determinada sustancia. Numéricamente es igual a la densidad de dicha sustancia. La densidad de un lodo es su peso por unidad de volumen de lodo y tiene un efecto de suspensión sobre las partículas, es decir, aumentando la densidad del lodo se aumenta la capacidad de ascenso de recortes que puede tener el lodo, sin embargo, el peso del lodo se expresa más significativamente como la presión hidrostática o gradiente de presión en libras por pulgada cuadrada por cada mil pies de profundidad (psi/1000pies) o (psi/Mpie), también puede expresarse como libras por galón (lb/gal)=LPG, libras por pie cubico (lb/pie3) o gravedad especifica (GE) en gramos por centímetro cubico (g/cm3). Gravedad específica (GE) La gravedad especifica o densidad relativa es la relación existente entre la densidad de una sustancia y la densidad de otra sustancia que se toma como referencia llamada patrón, es decir:
=
Para sustancias liquidas se suele tomar como sustancia patrón el agua, cuya densidad a 15,5°C es de 1,0 g/cm3. Para gases la sustancia de referencia la constituye el aire que a 0°C tiene una densidad de 0,00129 g/cm3. Como toda magnitud relativa que se obtiene como cociente entre dos magnitudes iguales, la gravedad especifica carece de unidades, es decir, es adimensional. La gravedad específica de los fluidos de suspensión generalmente determina la densidad del fluido de perforación. Muchos pozos son perforados con densidad que no pasan las 9 LPG, pero es necesario ocasionalmente usar densidad de hasta 20 LPG en operaciones para controlar el pozo. Todo el funcionamiento de la sarta de perforación depende directamente de las propiedades del lodo, pero fundamentalmente de la densidad o peso del lodo, propiedad que nos permite la determinación de la presión hidrostática de la columna de lodo que está circulando en el sistema, lo que nos permite ejercer un control primario del pozo. Bentonita La bentonita es una arcilla coloidal plástica que se compone principalmente del mineral montmorilonita de sodio, un silicato de aluminio hidratado. Para ser usada en fluidos de perforación, la bentonita tiene un rendimiento mayor que 85 /. El termino genérico bentonita no constituye un nombre mineralógico exacto, y la arcilla no tiene una composición mineralógica definida.
Vaso de precipitados El vaso de precipitados tiene varios usos, se utiliza para mezclar soluciones, realizar ensayos de dureza, titulaciones, etc. vienen graduados en milímetros y los más utilizados son los de 5 a 250 ml. Recipiente de vidrio transparente, cilíndrico, con capacidad de 600 ml. Balanza de lodos Consta de una base de soporte en la cual descansa un brazo graduado con una copa y su tapa con orificio de purga, un punto de apoyo en filo de cuchilla, nivel, un pilón corredizo y un contrapeso.
En una cara o Libras por galón ( /) en escala 6 a 24 y se utiliza para determinar la densidad en el sistema inglés. Cara opuesta o Libras por pulgada cuadrada por mil pies (//1000) y se utiliza para calcular el gradiente de presión del fluido.
Procedimiento de calibración de la balanza de lodos 1. Llenar la copa de la balanza con agua limpia. 2. Colocar la tapa sobre la copa y asentarla firmemente, pero en forma lenta con un movimiento giratorio. Asegúrese que el exceso de agua salga por el orificio de la tapa. 3. Colocar el dedo pulgar sobre el orificio de la tapa y limpiar la balanza con un trapo seco. 4. Colocar la balanza sobre el soporte y mover el cursor a lo largo del brazo graduado hasta que la burbuja del nivel indique la nivelación correcta. 5. Leer la densidad o peso de agua en el lado izquierdo del cursor. Esta debe ser de 8,33 / o 62,4 /. En caso de obtener la densidad correcta, procédase a retirar el tornillo ubicado en el extremo del brazo de la balanza para agregar o quitar balines hasta lograr la calibración. Dispersor Motor eléctrico operado con elevador de voltaje, transfiere la potencia por un eje, y tiene alabes para dispersar. Espátula Utensilio para manejar sustancias pulverizadas, con mango de madera u cuerpo de acero inoxidable sin filo y redondeado. Medición de la densidad
Para la medición de la densidad antes y después de densificar el lodo se debe seguir los siguientes pasos:
Se llena totalmente la copa con lodo estando esta seca y limpia, si la copa esta mojada se debe desechar la primera porción de lodo y llenar de nuevo. No debe quedar burbujas de aire atrapadas en el lodo, para ello golpee ligeramente la copa para que estas desaparezcan. Coloque la tapa dándole un ligero movimiento de rotación hasta que quede firmemente asentada sobre la copa; hay que tener la seguridad de lo que queda en la copa es lodo sin aire o gas y que estos últimos han sido expulsados por el orificio superior de la tapa (una buena operación debe dejar salir algo de lodo por el orificio de purga). Limpie el lodo del exterior dela copa. Coloque la balanza en la base y ponga en movimiento el cursor hasta equilibrar la copa y que la burbuja del nivel se coloque en el centro, el brazo de la balanza deberá mantenerse horizontal mediante el nivel de la burbuja cuando este coincida con la línea central que trae grabada. Lea el gradiente del lodo o su densidad sobre la escala en el punto donde el cursor trae una marca especial grabada o del lado del cursor más próximo a la copa. Reporte la densidad del lodo con una aproximación de 5 (psi/Mpie) o en las unidades en la que esta graduada la balanza.
2.4 PROCEDIMIENTO
Remover el lodo hasta conseguir que este más o menos líquido. Medir la densidad del lodo en la balanza de lodos y el volumen del mismo preparado en el anterior experimento. Realizar los cálculos teóricos con la densidad obtenida en la medición y con la densidad deseada para determinar la cantidad de masa necesaria de bentonita para lograr obtener la densidad deseada.
Medir la masa de bentonita necesaria en la balanza.
Añadir la bentonita en el lodo
Llevar el lodo al dispersor para lograr obtener una mezcla homogénea.
Colocar el nuevo lodo en la balanza de lodos para medir su densidad.
2.5 CALCULOS
+ = + = =
Para incrementar la densidad del lodo se debe re alizar la medición de la densidad debido a que esta propiedad del lodo varia por la temperatura ambiente.
