INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA DE ADMINISTRACION INDUSTRIAL EXTENSION PUERTO LA CRUZ MATERIA: LAB. DE LODOS
PRACTICA 1 DETERMINAR LA DENSIDAD DEL LODO DE PERFORACION BASE AGUA
INTEGRATES: RAMONES JAVIER C.I.: 20.358.974 FIGUERA LUIS C.I.:22.854765
PUERTO LA CRUZ 6 DE NOVIMBRE 2014
INTRODUCCIÓN El lodo de perforación es un líquido que circula a través de la sarta de perforación hasta la barrena y regresa a la superficie por el espacio anular. Hasta la fecha un pozo de gas o petróleo no se puede perforar sin este concepto básico del lodo circulante. En general, los lodos de perforación tendrán muchas propiedades que son benéficas para la operación, pero también algunas otras que no son deseables. Un ejemplo de estas propiedades es la densidad que está definida como el peso por unidad de volumen y es una de las principales propiedades del lodo de perforación, a la cual también se le conoce como peso del lodo. La densidad del lodo debe ser suficiente para contener el ó los fluidos de la formación, pero su valor no debe ser demasiado alto como para fracturarla y originar altas presiones hidrostáticas. Esta propiedad se mide con una balanza de lodos y se expresa en Lb/gal, Lb/pies3 y Lb/BL.
Objetivo general: Determinar la densidad del lodo perforación. Objetivos específicos: Preparación del lodo de perforación. Aplicar el método de densificación del lodo agregándole barita.
Sumario
Se realizó un experimento siguiendo una fase experimental, el propósito consiste en determinar la densidad del lodo de perforación por medio del cálculo de la densidad, mediante los datos en el laboratorio donde se calculó los valores correspondientes a la masa de bentonita, volumen de agua, densidad del lodo y densificación. De manera así poder observar y conocer el comportamiento o reacción de este lodo cuando se emplea en la perforación de un pozo. En la perforación de pozo, el control de la densidad del lodo es muy importante ya que el control de fluido desde la formación del pozo permite que el proceso sea realizado de una forma muy segura, clara, y precisa. Es vital e importante conocer la densidad del lodo por que ayuda a tener un conocimiento del comportamiento que pueden presentar cuando se está perforando y así saber si es necesario añadirle algún aditivo para densificarlo, según sea el caso que se presente.
Método
Determinación de la densidad de lodos de perforación base agua.
Materiales, equipos e instrumentos.
Cilindro graduado 1000-100ml. Mezclador S/D Balanza técnica 210 gr. Max. Espátula. Cronometro. Bentonita. Barita.
Marco teórico
Los lodos de perforación son necesarios para estabilizar las paredes de la perforación cuando los terrenos son inestables. Se fabrican mezclando polvo de bentonita con agua en diversas proporciones. Las propiedades de la bentonita son tales que al poco tiempo de realizar el proceso de mezclado, se forma el cake con liberación de calor, que un lodo de excelentes propiedades tixotropicas, idóneo para todo tipo de perforaciones. Los lodos bentónicos son suspensiones de partículas de arcilla de muy fina granulometría, que es necesario mezclar en unas condiciones concretas para conseguir que la suspensión sea coloidal. También existen lodos poliméricos, fabricados mezclando agua y productos químicos, pero no se consiguen las mismas propiedades que un lodo bentónico, y no pueden bombearse con bombas centrífugas, ya que esto rompería la cadena polimérica. Tipos de lodos de perforación: Lodo Niebla: Aire seco con pequeñas cantidades de agua y espuma.
Lodo Espuma: Agua y emulsionantes espumosos con corriente de aire. Lodo Aireado: Aire y mezcla gelatinosa. Lodo Bentónico: Agua y bentonita, utilizados normalmente en pozos someros, en áreas
no problemáticas o en la parte superior de los pozos profundos. Lodo Fosfático: Lodo bentónico tratado con fosfato (dispersantes) para reducir la viscosidad de
los lodos bentónicos contaminados con sólidos de la formación o cemento, utilizándose en la parte superior de los pozos. Lodo Cálcico: Lodo bentónico utilizado en zonas de yeso, anhidrita o flujos de agua
salada. Estos lodos difieren de los otros lodos base agua en que las arcillas sódicas (bentonita) se convierten en arcillas cálcicas a través de la adición de cal- yeso.
Lodo de Polímeros: Lodo elaborado mediante la adición de bentonita con polímeros
floculantes. Son bajos en el contenido de sólidos, más estables a las altas temperaturas y pueden ser densificados a cualquier valor. Lodo Salado: Lodo bentónico con adición de agua salada y barita. Este tipo de lodo se
usa para perforar domos salinos, zonas de flujo de agua salada, secciones de anhidrita, yeso y lutitas deleznables.
Bentonita: Es el nombre comercial de la Montmorillonita, que se utiliza como aditivo en la
preparación del lodo. Barita: Es un mineral de la clase de los sulfatos Debido a su densidad, se usa en los barros
(lodos) de perforación de pozos. Tratamientos para variar la densidad del lodo:
Dilución del Lodo:
(Disminuye la densidad) es un procedimiento que permite disminuir la densidad del lodo y adelgazarlo (disminuir la viscosidad) para lograr esto se le agregan al lodo aditivos generalmente en estado líquido los cuales se caracterizan por presentar baja gravedad específica, entre esos aditivos tenemos agua y al gasoil. Densificación del Lodo:
(Aumenta la densidad) permite disminuir la densidad del lodo para justarla a las condiciones de la perforación. Para realizar esto se agrega al lodo aditivos generalmente en estado sólido, los cuales se caracterizan por presentar alta gravedad específica. Entre esos aditivos tenemos la barita, hematita y la galena.
Tabla de datos Tabla 1
Agua Bentonita Barita
200 ml. 10 gr. 10 gr.
Muestra de cálculos
Resultados y discusión Tabla 2 Agua + Aditivos
Agua Agua+bentonita Agua+bentonita. + barita
Densidad 1 gr/cc—8,33 lbs/gal. 1,01 g/cc—8,4 lbs/gal. 1,06 g/cc—8,9 lbs/gal.
La densidad obtenida al preparar el lodo (agua+bentonita) fue de 8,4 Lb/gal. Según la tabla de propiedades típicas de los lodos de perforación, la densidad tiene un valor entre 8,5 y 10 Lb/gal, por esta razón se puede decir que el lodo preparado en el laboratorio está dentro de los valores normales. Es evidente entonces que el lodo preparado en el laboratorio es apto para cumplir con las funciones de control de las presiones de formación y la prevención de derrumbes en las paredes del hoyo. Por otro lado, el lodo fue diluido posteriormente con barita y aumentando su densidad 8,9 Lb/gal, la cual siguió estando dentro de los valores normales. Aunque esta densidad podría llegar a ser insuficiente depende de que tan alta sea la presión de formación. Es importante y se hace necesario que durante la perforación haya un estricto control de la densidad ya que un exceso puede ocasionar la fractura de la formación u originar altas presiones hidrostáticas y una densidad muy baja no tendría control de los fluidos contenidos en la formación y se podrían producir arremetidas.
CONCLUSIONES
1. Después de diluir la densidad alcanzó un valor de 8,9 Lb/gal. 2. Los valores de densidad obtenidos estuvieron dentro del rango normal (8,5 – 10 Lb/gal.) 3. Es importante controlar la densidad durante la perforación porque podrían producirse problemas operacionales. 4. El lodo preparado podría cumplir con las funciones de control de presión y prevención de derrumbes de las paredes del hoyo.
RECOMENDACIONES
* Seguir las normas del laboratorio, recordando cuidar de los materiales y equipos utilizados. * Eliminar las burbujas en la superficie de la muestra, para evitar medidas erróneas. * Verificar que los instrumentos estén secos y limpios. * La temperatura en el laboratorio debe ser preferiblemente ambiente 25◦C, para evitar errores de medidas, correcciones etc.
En qué etapa de la perforación de un pozo se utiliza lodo base agua
El agua es ideal para perforar zonas de bajas presiones, y profundidades someras, es económica, abundante, no requiere tratamiento químico y provee el mejor líquido en el uso de los métodos de evaluación de formaciones. El agua dispersa sólidos, facilitando su remoción a través de los equipos mecánicos de control de sólidos. Cuando contiene calcio o magnesio, se le conoce con el nombre de agua dura. Estos iones disminuyen el rendimiento de las arcillas y alteran el comportamiento geológico del fluido. Por tal razón, es ser amasado sin que el agua varíe y se comporte como fluido. Si se deja en reposo, vuelve a adquirir resistencia.
¿Cuál es la composición química de la barita y bentonita e indique sus principales funciones en la formulación de lodo?
La bentonita es un silicato de aluminio natural hidratado formado principalmente por montmorillonita. Es un material de origen volcánico, compuesto de sílice y alúmina pulverizada y debidamente acondicionada, se hincha al mojarse y su volumen se multiplica. El fluido bentónico resultante es muy favorable para la formación del revoque sobre la pared del hoyo. Sin embargo, a este tipo de fluido hay que agregarle un material pesado, como la baritina o barita (preparada del sulfato de bario), para que la presión que ejerza contra los estratos domine las presiones subterráneas que se estiman encontrar durante la perforación. Formula química bentonita: Al2O34SiO2H2O La barita es un mineral de la clase de los sulfatos y del tipo AXO4. Químicamente es el sulfato de bario (BaSO4). Es la principal mena del bario.
Importancia de densificar un lodo para la actividad de la perforación
Es importante densificar el lodo, hacer que tengan una densidad alta, ya que nos permitirá en el momento de la perforación que los gases (gas natural) no suban a la superficie, este lodo con una alta densidad permitirá el bloqueo de los gases con el fin de aumentar la presión del yacimiento. Esto de vital importancia a aquellos pozos que contengan hidrocarburos más pesados, ya que poseen altas viscosidades, en el cual dificultaría su extracción del pozo.
Nombre que otras sustancias se pueden emplear para densificar los dos base agua y cuáles son sus características.
El lodo de perforación base agua, Para mantener las características deseadas de este tipo de fluido como son: viscosidad, gelatinización inicial y final, pérdida por filtración, pH y contenido de sólidos, se recurre a la utilización de sustancias químicas como quebracho, soda cáustica, silicatos y arseniatos. También puede tener otros aditivos como el sulfato de bario, el carbonato de calcio o la hematita. Además, se usan adelgazadores para influir en la viscosidad del fluido como goma xantana, goma guar, diol, almidón y otros.
Otros lodos de perforación que existe, es el lodo de perforación base aceite, este tipo de lodos es utilizado en perforaciones de grandes profundidades.
Cuál es la función más importante del lodo base agua en la perforación de un pozo
El agua es uno de los mejores líquidos básicos para perforar, por su abundancia y bajo costo. Sin embargo, el agua debe ser de buena calidad ya que las sales disueltas que pueda tener, como calcio, magnesio, cloruros, tienden a disminuir las buenas propiedades requeridas. Por esto es aconsejable disponer de análisis químicos de las aguas que se escojan para preparar el fluido de perforación.
Una propiedad muy importante de este tipo de lodos es que están constituidos por bentonita, que es una arcilla que no pierde consistencia ni estabilidad aunque se le añada una gran cantidad de agua. Esto permite que el lodo pierda resistencia al ser amasado sin que el agua varíe y se comporte como fluido. Si se deja en reposo, vuelve a adquirir resistencia
A través de la prueba experimental realizada en el laboratorio acerca del lodo de perforación base agua bentonita, podemos concluir que para preparar dicho lodo es necesario determinar el volumen de agua y la masa de bentonita para poder obtener su principal propiedad la cual es la densidad, y luego proceder a diluir o densificar según sea el caso requerido. Los lodos de perforación son de gran importancia ya que ellos son los encargados de prevenir los derrumbes de las paredes del hoyo, así como también controlar las paredes de formación, manteniendo los fluidos contenidos dentro de este. Después de determinar el volumen de agua y la masa de bentonita para llevar a cabo la preparación del lodo se pudo obtener la densidad 1 requerida, utilizando una cantidad predeterminada de agua y bentonita(ml y gr unidades de laboratorio) se preparo la mezcla en el agitador Hamilton beach, batiendo durante 10 minutos, el lodo ya preparado se llevo al vaso graduado de la balanza de lodo después de calibrar el brazo se pudo notar que la densidad que se registro fue exactamente igual a la determina anteriormente la cual se ubico en 8.52 lbs./gal. Para cumplir con lo requerido y aumentar la densidad se procedió a densificar agregando la mezcla anterior junto con 9,91gr de Barita en el batidor eléctrico y mezclar durante 5 minutos más para obtener una densidad final del lodo de 8.7 lbs. /gal El lodo de perforación es la mezcla de una cantidad determinada de agua y bentonita, la densidad de este tipo de lodo puede cambiar, se puede espesar añadiendo barita o adelgazar añadiéndole agua. En la práctica Nº1 de laboratorio se requirió utilizar 343ml de agua y 15 gr de bentonita para preparar el lodo con una densidad inicial de 8.52 lbs./gal posteriormente se densifico este lodo añadiendo 9.91 gr de barita obteniendo así una densidad final de 8.7 lbs., /gal. El adecuado desempeño de un fluido o lodo de perforación, depende de una meticulosa preparación del mismo, teniendo en cuenta sus propiedades; la densidad, viscosidad, pH, filtración, contenido de sólidos de alta y baja gravedad; con el fin de que aporte las funciones mecánicas y físico-químicas para la formación que se quiere perforar. Algunas de las funciones del fluido de perforación son, el control de presiones de la formación, la capacidad de transporte, la estabilidad del hueco, y dependen en gran parte, de la densidad o peso del lodo, siendo esta, la propiedad de mayor importancia a la hora de preparar un lodo de perforación. La base o solvente de un fluido, dependerá de las propiedades de la formación a perforar; clasificándose de la siguiente manera: En esta práctica se prepara un fluido base agua, con un aditivo llamado bentonita. Los diferentes aditivos que se adicionan a los fluidos de perforación sirven para mejorar las propiedades del lodo dependiendo de la propiedad que se requiera mejorar, como, viscosidad, reducción de pH, proporcionar peso al fluido, etc. Para calcular la cantidad de agua y aditivo, que cumplan con los requerimientos dados se debe tener en cuenta, en el cálculo de balance de masas, las unidades de campo usadas para aplicar los factores de conversión adecuados y obtener las proporciones de agua y aditivo necesarias para preparar el fluido de perforación. El uso de factores de conversión de unidades es importante para manejar las medidas de campo...
