Universidad Privada Boliviana Ingeniería del Medio Ambiente Carmen Carla Quiroga Ledezma. Ph.D.,
Tratamiento de fluidos de perforación
NOMBRES
:
BRANDON MENESES LUCERO DEYBID VARGAS PEREZ
GESTIÓN
UPB© 2017
:
PRIMERO – 2017 2017
INDICE
1. Introducción. ...........................................................................................................................
3
2. Justificación del proyecto. .................................................................................................. 3 3. Objetivos del proyecto. .......................................................................................................
4
3.1
Objetivo General. ..........................................................................................................
3.2
Objetivos Específicos. ................................................................................................... 4
4
4. Descripción del proyecto. ................................................................................................... 4 Cantidad de volumen de fluido de perforación preparado..................................... 6 Composición de los sistemas de los fluidos de perforación ..................................... 7 Aditivos químicos ...................................................................................................................
9
Composición de los recortes..............................................................................................
9
4.1
Tratamiento del fluido de perforación. .................................................................. 10
4.1.1
Temblorina (Shale Shaker) o Zaranda. .......................................................... 10
4.1.2
Desarenador (Desander). .................................................................................. 11
4.1.3
Desarcillador o Hidrociclon. ............................................................................. 11
4.1.4
Desgasificador (Degasser). ............................................................................... 12
4.1.5
Neutralización. ...................................................................................................... 12
4.1.6
Sedimentación primaria. ...................................................................................
12
4.1.7
Filtro biológico. .....................................................................................................
13
4.1.8
Coagulación o Floculación. ............................................................................. 13
4.1.9
Desinfección. ......................................................................................................... 14
4.2 4.3
Disposición final de los lodos y ripios de perforación. .................................. 15 Caracterización de residuos sólidos/Efluentes. .................................................. 15
Volumen total de lodo preparado .................................................................................. 16 Cantidad de agua y aditivos de cada sección. ........................................................ 16 4.4
Requerimientos de la normativa ambiental. ....................................................... 18
5. Descripción del proceso. ..................................................................................................
19
5.1
Diagrama de flujo. ....................................................................................................... 19
5.2
Parámetros y cálculos de diseño. ........................................................................... 20
7. Resumen y conclusiones. ..................................................................................................
25
8. Bibliografía. ............................................................................................................................
26
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Perforación en el Subandino POZO HYC X1 1. Introducción. La perforación es un procesos que consiste en perforar de manera vertical o desviado a profundidades promedio de 3000-6000 metros con el objetivo de llegar a zonas de interés económico que son los llamados hidrocarburos y para este proceso es indispensable el uso de fluidos de perforación es decir el lodo que es mezcla preparada con sustancias químicas diferente. El lodo de la perforación es un líquido con propiedades reológicas, en proceso consiste en la circulación del lodo ingresando por el interior del tubing de perforación y saliendo por el trepano hacia el espacio anular para fluir hasta la superficie y cumple con varias funciones como las siguientes:
Controla la presión de formación. Estabiliza las paredes de la formación. Enfriamiento del trépano. Lubricación del trepano. Transmite energía hidráulica. Arrastrar recortes desde el fondo del pozo hacia superficie Limpiar la formación Reduce las pérdida por filtraciones en la formación Otros
La función más importante es la limpieza de los recortes de fondo del pozo por lo que se debe tener un estricto control de estos recortes que son residuos sólidos que el lodo arrastra hasta la superficie y están constituidos por minerales como arcillas, cuarzo, carbonatos, calcáreos, soda caustica, cloruro de sodio y otros es por eso que es considerado residuos de manejo especial de acuerdo a la ley ambiental por lo tanto la industria petrolera realiza el tratamiento de estos sólidos que están presentes en los lodos de perforación, para el cumplimiento de las normas y disminuir el impacto ambiental mejorando su disposición final. Para su tratamiento se calcula el volumen de los recortes que depende de la profundidad y diámetro del pozo, luego estos son removidos vía equipos de control de sólido. Para una evaluación y cálculos se usaron datos del pozo Sub Andino HYC X1 que se encuentra en el área del campo Caipipendi, al sur del departamento de Chuquisaca y el operador de este pozo es REPSOL YPF S.A. y es un pozo de desarrollo actual que produce condensado y gas natural. Con una profundidad aproximado de 4700 m y cruza las formaciones Chorro, Iquiri, Los monos y huamanpampa.
2. Justificación del proyecto.
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La presente investigación tiene el propósito de identificar alternativas que permitan minimizar el impacto ambiental realizando un mejor manejo de los desperdicios líquidos y sólidos sólidos de la perforación y también mejorar la disposición final de de esto, permitiendo un desarrollo sustentable para la industria petrolera y generando un bien estar e impacto positivo para el entorno.
3. Objetivos del proyecto. 3.1 Objetivo General. Diseñar el tratamiento de residuos sólidos de lodos de per foración es decir la disposición final de los recortes y los lodos del p ozo de HYC-XI (POZO HUACAYA XI).
3.2 Objetivos Específicos. -
Poder determinar toda la maquinaria que forma parte del tratamiento de recortes. Hacer las descripciones de todas las características necesarias para realizar la disposición eficiente de todos los residuos sólidos. Hacer los cálculos y obtener los resultados ap roximados de los residuos sólidos y de los lodos que se podrán tratar tr atar en los sistemas respectivos.
4. Descripción del proyecto. El pozo Huacaya (HCY X1) operado por REPSOL YPF Bolivia se prestó de los servicios varias compañías que colaboren con la conclusión de la perforación. La compañía encargada de los fluidos de perforación es la compañía M-I SWACO encargada de dotar los fluidos de perforación (lodos) y control de los sólidos. En este pozo tipos de de usados en de la bajada de perforación cinco que cada con distinto tamaños de perforar una m. El esquema distribuye de
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se prepararon dos sistemas de fluidos perforación (Drillplex,Glydrill) cada sección antes de Casing (cañería revestimiento). La se llevó a cabo en secciones, en las una se las realiza diámetro, diferente Casing hasta profundidad de 5000 del pozo se la siguiente manera:
Figura N°1: Esquema de cañería de revestimiento Fuente [1]
En la figura 1 se puede observar ob servar el esquema de la disposición de los Casing, las profundidades en la última sección se deja con agujero abierto con una longitud de 300 m.
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Figura N°2: Programa de cañerías. Fuente [1]
Cantidad de volumen de fluido de perforación preparado Para cada sección de perforación se preparan los volúmenes de lodo que q ue difiere según la profundidad los requerimientos como la densidad y el tipo t ipo de sistema de lodo que se va emplear. En las secciones 1,2,3 se utilizan sistemas de lodo Driilplex En las secciones 4,5 se utilizan sistemas Grydrill. Los volúmenes de lodo que se prepararon en cada sección de perforación son:
Sistema Sección Volumen [bbl]
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Drillplex
Drilplex
Drillplex
Glydrilll
Glydrilll
1 1216
2 5930
3 6120
4 4512
5 1300
Figura N°3: Programa de fluidos de perforación. Fuente [1]
Composición de los sistemas de los fluidos de perforación La composición de los sistemas de fluidos de perf oración está en base agua con aditivos que cumplan las propiedades necesarias para realizar la perforación. Los aditivos que se añaden al agua en este pozo son amigables con el medio ambiente es decir que no gran efecto negativo al medio ambiente, el problema radica con los contaminantes que se recoge de la profundidad perforada con los fluidos de perforación más los recortes (roca triturada).y con los aditivos químicos que se utilizan para reducir efectos de los contaminantes considerados para los fluidos de perforación ya que alteran sus propiedades, estos aditivos se añaden de acuerdo al comportamiento del lodo durante la perforación. Los contaminantes principales y relevantes son los gases CO2, H2S, N2, H2 y presencia de metano que se remueven en el sistema de control de sólidos. Estos contaminantes son removidos del lodo y llevados al Flare donde son quemados. A continuación se tienen la composición de los dos sistemas de lodos que se prepararon:
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Tabla N°1: Composición del fluido de perforación del sistema Drilplex.
Componente soda caustica(Na OH) Washing soda(Na2CO3) bentonita CMC-LV (polimero)
cantidad
barita
hasta el peso requerido
gravedad especifica
Función
0,5 ppb
-
PH
0,25 ppb
-
PH
25 ppb
2,4
Viscosidad
0,5 ppb
2,4
Reducir perdidas de filtrado Incrementar el peso
4,2
Tabla N°2: Composición del fluido de per foración del sistema Glydrill.
Componente soda caustica(Na OH) Washing soda(Na2CO3) bentonita CMC-LV (polimero)
cantidad
barita
hasta el peso requerido 0,1% en volumen
Lube 167 Polipac R&UL
0,2
gravedad especifica
Función
0,5 ppb
-
PH
0,25 ppb
-
PH
25 ppb
2,4
Viscosidad
0,3 ppb
2,4 4,2
Reducir perdidas de filtrado Incrementar el peso
0,96
Lubricidad
1,5
Reducir perdidas de filtrado
La diferencia de un sistema de lodo a otro varían según el tipo de aditivos añadidos, generalmente polímeros pero en la composición principal no deben faltar baritina, bentonita y algún aditivo que regule el PH del lodo generalmente Soda Caustica es decir que es la composición común de los fluidos de perforación y la variación var iación de un sistema a otro depende de los aditivos extras que se añaden ya sea para reducir perdidas de filtrado (polímeros), floculación, reducir efectos de contaminantes según la formación que se va a perforar. A medida que se realiza la perforación se van presentando variaciones de las propiedades del lodo. Se añaden aditivos químicos para reducir el efecto de los contaminantes que ocasiona la formación.
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Aditivos químicos Aditivo químico Cal Ca(OH)2 yeso (CaSO4 +2H2O) Bicarbonato de Soda SAAPP(Na2H2P2O7) Cloruro de potasio Óxido de Zinc ZnO Lignosulfonato(ácido orgánico)
razón de uso Amortiguador de PH Precipitar carbonatos Contaminación de cemento Des floculante estabilizar lutitas de formación Precipitar H2S Des floculante
Generalmente se emplean estos aditivos químicos ya que el pozo siempre presentara contaminantes. Se tendrán productos químicos disueltos también materia orgánica por lo que se utilizara un filtro percolador y un tratamiento terciario para remover los productos químicos y materiales finos que no lograron se extraídos de los desarenadores y con los equipos de control de sólidos.
Composición de los recortes
Los recortes generados que son sólidos inertes tienen la siguiente composición:
Figura N°4: Composición de solidos inertes Fuente [2]
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4.1 Tratamiento del fluido de perforación. Durante la perforación petrolera se tiene grandes volúmenes de lodos con sustancias químicas y suspensión de recortes, que según la decisión de la empresa operadora se realiza el tratamiento del total o parcial del fluido, porque bien puede ser reutilizado para el uso en otra perforación petrolera aplicando una buena práctica operativa, pero cuando las condiciones de los pozos aledaños son diferentes y no se puede usar el mismo tipo de lodo se realiza el tratamiento y la otra parte es utilizada para el siguiente proceso de producción y cementación. Sin embargo, en el presente proyecto enfocamos solamente en el tipo de tratamiento del lodo que se realizó en el pozo HYC X1 del Sub Andino por la empresa Repsol YPF y también analizar posibles alternativas que mejoren la disposición final de este como también los costos, basándose en el funcionamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales e incorporando un tratamiento terciario más. A continuación se describirá los equipos y procesos que debe sufrir el lodo y los tratamientos primarios, secundarios y terciarios para su acondicionamiento adecuado en las plantas de perforación. Se tiene diferentes equipos de control de solidos usando t ambién uno o varios métodos básicos de separación de solidos como:
Sedimentación
Zaranda
Hidrociclones
Filtro biológico
4.1.1
Temblorina (Shale Shaker) o Zaranda.
Después que el fluido de perforación sale por el espacio anular va directo hacia las temblorinas como primera etapa de tratamiento y son equipos que tiene la función de remover los recortes de mayor tamaño del lodo, esto se logra cuando se hace pasar el flujo de perforación por mallas vibratorias y por fuerzas de gravedad se separa los recortes de mayor tamaño del lodo.
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4.1.2
Desarenador (Desander). Proceso que se usa para la remoción de solidos más pequeños de hasta 40 micras del lodo de perforación, como partículas más pesadas, arenas, arcillas, limos, pequeños recortes, etc . Que son acumulados en el fondo por fuerzas de gravedad y luego removidos del fondo del desarenador por la fuerza fuerza centrífuga. Para este caso se usó dos hidrociclones de 6 pulgadas de diámetro con una capacidad de 500 gpm evitando así la sobrecarga de los desarcilladores.
Figura 1. Desarenador
4.1.3
Desarcillador o Hidrociclon. Una vez realizado el tratamiento de desarenado se vuele a usar 12 o más hidrociclones de 4 pulgadas de diámetro con una capacidad de cada uno de 75 gpm. Este método remueve solidos más finos que pasaron del desarenador y a medida que se reduce el diámetro del hidrociclon se separa partículas más finas de hasta 7 micras pero se necesita mayor cantidad para operar a elevados caudales
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4.1.4
Desgasificador (Degasser).
Es un proceso que se utiliza no muy a menudo en las plantas de perforación petrolera porque este proceso se lleva a cabo únicamente cuando existe gas atrapado en el fluido, esto se identifica con control de gases y sensores. Si se da el caso se usa el tratamiento desmasificado que tiene la función de eliminar los gases del fluido de perforación.
4.1.5
Neutralización.
El fluido de perforación además de contener solidos pueden pueden ser altamente ácidos es decir un pH menor a 5.5 o altamente alcalinos con un pH mayor a 9 y por eso se debe neutralizar para tener un pH equilibrado y funciona añadiendo ácidos o bases, según lo que se requiera para aumentar o disminuir el pH hasta mantener en un rango de 6 a 9 de pH para que se preserve la vida microbiana.
Figura 2. Tanque de neutralización
4.1.6
Sedimentación primaria.
Después del tanque de neutralización el lodo es transportado al tanque de sedimentación primaria donde el lodo que ha sido ya des arenado, des arcillado y des gasificado, sea separado las partículas de pequeños diámetros suspendidas por floculación puedan sedimentar en un periodo de tiempo más largo de residencia. Separando así los compuestos más livianos que el agua, por la parte superior del tanque de sedimentación en forma de rebalse y en el
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fondo decante fangos acumulándose para luego puedan ser dispuestos y llevados a otro tratamiento.
Figura 3. Tanque de sedimentación primaria
4.1.7
Filtro biológico.
El lodo tratado en el sedimentador es transportado a un tanque que se encuentra con microorganismos en un ambiente aeróbico adecuados para su supervivencia y logren la transformación de la materia orgánico biodegradable en materia celular sedimentable, facilitando su retiro y tratamiento. Es decir, que los microorganismos se comen la materia orgánica facilitando que decanten los sólidos disueltos y coloidales del fluido de perforación convirtiendo en material celular para que luego estos por fuerzas gravitacionales caigan hacia el fondo del tanque para formar fangos que posteriormente serán tratados por lechos de secado o prensas de deshidratación.
Figura 4. Filtros biológicos
4.1.8
Coagulación o Floculación.
La coagulación es un proceso que permite incrementar la tendencia de las partículas se adhieran unas con otras para formar partículas mayores y así puedan sedimentar para lograr este proceso se adicionan coagulantes químicos que son agente y la energía de mezclado que ayudan con la
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precipitación de sustancias coloidales en base a la desestabilización química de las partículas coloidales. Luego pasa por la segunda etapa que consiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para el crecimiento y aglomeración de los floculas recién formados con el objetivo de aumentar el peso y se logre sedimentar con facilidad usando floculantes para agrandar dichos flósculos.
Figura 5. Coagulación – Floculación Floculación
4.1.9
Desinfección.
Como un último tratamiento del flujo se realiza la desinfección que es bá sicamente un proceso para eliminar los microorganismos patógenos que están presentes en el agua que podrían ser bioinfecciosos si no se los destruye. La desinfección se logra mediante desinfectantes químicos y físicos como el uso de cloro Cl2 y luego es dispuesto en otro cuerpo de agua con mayor grado de contaminación.
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Figura 6. Cloración de agua
4.2 Disposición final de los lodos y ripios de perforación. Luego de la separación del agua, lodo , sólidos y recortes del fluido de perforación, existen diferentes disposiciones finales para cada uno de estos elementos. El lodo libre de recortes y deshidratado puede ser almacenado en rellenos de seguridad o también se puede usar el tratamiento de compostaje ya que contiene algunos metales pesados aun, también puede usarse prensas de filtros y equipos de centrifugados y procesos de dewatering. Los recortes de perforación deberán ser almacenados en piscinas de sólidos y se puede realizar un tratamiento en el mismo campo como también estos pueden ser transportados y kkevados a plantas externas para su tratamiento. La arena y arcilla se deberá deb erá incinerar o llevados a un relleno de seguridad que puede realizarse in situ.
4.3 Caracterización de residuos sólidos/Efluentes. Los residuos sólidos/Efluentes se categorizaran en dos tipos: a) Los recortes de formación b) Lodos Los recortes de formación son separados por el sistema de control de solidos Los lodos sin recortes de formación son tratados con el sistema Dewatering con el propósito de separar la parte liquida del lodo. Para posteriormente tratar la parte liquida
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con sistemas de desarenadores, tanque de separa ción primaria filtros percoladores y realizar un tratamiento terciario para obtener una mejor calidad del desecho líquido.
Volumen de recortes de formación generados
Sección
OH[in] 1 2 3 4 5
prof[m] prof[ft]
Longitud [m]
Longitud[ft] Washout Factor
porosidad
V[bbl]
36
70
229,67
70
229,67
0,75
0,1
455,413254
26
900
2952,9
830
2723,23
0,3
0,12
2045,84572
17,5
4000
13124
2700
8858,7
0,19
0,15
2665,80154
12,25
4700
15420,7
700
2296,7
0,16
0,2
310,699289
9,5
5000
16405
300
984,3
0,09
0,2
75,2500888 5553,00
Volumen total de lodo preparado Sección 1 2 3 4 5 total
Volumen[bbl] 1216 5930 6120 4512 1300 19120
Cantidad de agua y aditivos de cada sección. Sección 1 Aditivo Agua soda caustica whashing soda Bentonita CMC-LV Baritina
bbl 1175,84308 0 0 34,9603694 0,69920739 4,49734461 1216 Densidad
lb 411956,623 587,921539 293,96077 29396,077 587,921539 6611,09658 449433,6 8,8[ppg]
%masa %volumen 91,66128723 96,69762171 0,130813882 0 0,065406941 0 6,540694109 2,875030378 0,130813882 0,057500608 1,470984052 0,369847419 100 100
Sección 2 Aditivo agua
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bbl 5712,28282
lb 2001298,29
%masa %volumen 90,28546391 96,32854671
soda caustica whashing soda bentonita CMC-LV baritina
0 0 169,838579 3,39677157 44,48183 5930 Densidad
2856,14141 1428,0707 142807,07 2856,14141 65388,2901 2216634 8,9[ppg]
0,128850384 0,064425192 6,442519153 0,128850384 2,949891146 100
0 0 2,864056981 0,057281139 0,750115177 100
Sección 3 Aditivo agua soda caustica whashing soda bentonita CMC-LV baritina
bbl 5646,84584 0 0 167,892995 3,3578599 301,903303 6120 Densidad
lb 1978372,44 2823,42292 1411,71146 141171,146 2823,42292 443797,856 2570400 10
%masa 76,967493 0,109843718 0,054921859 5,492185885 0,109843718 17,2657118 100
%volumen 92,26872288 0 0 2,743349592 0,054866992 4,933060507 100
Sección 4 Aditivo agua soda caustica whashing soda bentonita CMC-LV baritina Lube 167 Polipac R&UL
bbl
lb
%masa
%volumen
3285,02201
1150907,46
39,82466947
72,80633887
0
1642,511
0,056835549
0
0
821,255502
0,028417775
0
97,6708413
82125,5502
2,841777472
2,164690632
1,1720501
985,506602
0,03410133
0,025976288
1123,59989
1651691,84
57,15323246
24,90247983
3,28502201
1104,87116
0,038231683
0,072806339
1,25018677
657,004402
0,02273422
0,02770804
4512
2889936
100
100
Densidad
15,25
Sección 5 Aditivo agua soda caustica whashing soda bentonita
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bbl
lb
%masa
%volumen
1030,347934
360 982,399
48,9733
79,2575
0
515,173967
0,0699
0,0000
0
257,586984
0,0349
0,0000
30,63448261
25758,6984
3,4946
2,3565
CMC-LV baritina Lube 167 Polipac R&UL
0,367613791
309, 10438
0,0419
0,0283
237,2274999
348 724,425
47,3103
18,2483
1,030347934
346,543103
0,0470
0,0793
0,392121377
206,069587
0,0280
0,0302
1300
737100
100
100,0000
Densidad
13,5
4.4 Requerimientos de la normativa ambiental. “
El capítulo III del Reglamento Ambiental del Sector Hidrocarburos, aprobada el 19 de julio de, indica las normas y cuidados que se deben tener en el momento de la perforación, terminación e intervención. Los artículos que alcanzan esta actividad son desde el artículo 44 hasta el artículo 51. Artículo 44 Indica las disposiciones que se deben tener para la planchada de la zona del pozo. Además, informa de la distancia mínima que debe existir entre el pozo, o fosas que contengan lodo contaminado con cuerpos de agua es de 100 m. Artículo 45 La construcción de fosos de lodo se debe hacer en las partes más altas donde no existan áreas permeables, si este fuese el caso deben ser impermeabilizadas con una membrana sintética u otro material para prevenir filtraciones. Artículo 46 Para el manejo de desechos sólidos y líquidos se debe realizar informes sobre el tratamiento que se le dan a estos. Además, se deben acumular los desechos de residuos de perforación en contenedores a prueba de fugas para su disposición. Se debe enterrar en rellenos sanitarios sanita rios todos los desechos que no sean tóxicos, combustible o metálicos. Artículo 47 Para la disposición de desechos sólidos y líquidos se debe marcar claramente los productos químicos que han sido utilizados. Los líquidos se deben almacenar en la fosa de lodos y se debe disponer de estos de manera que no cause ca use riesgos a la salud ni al ambiente. Cualquier fluido con aceite, base agua o sales debe ser dispuesto
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directamente en cuerpos de agua. El tratamiento que se seguirá debe estar dispuesto en el EEIA. Articulo 48 Los fluidos de terminación e intervención deben ser dispuestos mediante un tratamiento. Además, se prohíbe fumar en operaciones de producción en la zona de la planchada. Artículo 49 Para los casos que se necesiten n ecesiten disponer de los ácidos y aditivos usados en el programa de cementación y tratamiento trata miento se debe hacer según lo estipulado en el Reglamento para Actividades con Sustancias Peligrosas. Artículo 50 Las normas API deben regir las pruebas para explosiones en el baleo o cañoneo. Artículo 51 Para la restauración de la planchada se debe: acondicionar el área una vez se haya concluido con la perforación del pozo y llenar todas las fosas de lodo de acuerdo a lo estipulado en el Plan de Restauración. Anexo 4 En este anexo se puede ver la cantidad de sulfatos, cloruros y sólidos tota les disueltos de las descargas liquidas: - Sulfatos: <1200 mg/L - Cloruros: <2500 mg/L - Sólidos totales disueltos: <2500 mg/L ”
5. Descripción del proceso. 5.1 Diagrama de flujo.
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5.2 Parámetros y cálculos de diseño. Después de la separación de los recortes de formación y de la separación de solidos/liquidos del proceso de Dewatering:
Desarenador:
Para una arena fina de 0,19 [mm] A 20°C Densidad del afluente=998,23 kg/m3 µ=1,005 *10-3 pa*s
SG_particula=2,6
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Velocidad de sedimentación:
∗( ∗ ( ) ∗ = 18∗18 ∗
− 9 , 81∗ 8 1 ∗ 2, 6 ∗998 ∗ 998, , 2 3 998, 998 , 2 3 3 ∗ 0, 1 9 ∗10 ∗ 10 = 18 ∗ 1,005 ∗10− = , Considerando un tiempo de sedimentación de 40 s y ancho de 1,5 m y un caudal controlado de 0,5 m3/s
= 40∗40 ∗ 0,0313 = 1,25 = 1,25 ∗ 1,5 = 1,875 2 = 1,0,85753/2 = 0,27 = 0,27 ∗ 1,875 = 0,5 / = 40 ∗ 0,27 = 10,8 = 10,8 ∗ 1,2 = 13 = 0,1327 = 48
Considerando un factor de seguridad de 20%
Tiempo de residencia:
Dimensiones de desarenador:
H=1,25 m A=1,5 m L=13 m Tempo de residencia: 48 s Sediementador primario
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Dimensiones: Diámetro=7 m H=3m Se asume que los sólidos en suspensión es de 300 mg/L , la eficiencia del 70% y el caudal de 1000 m3/d =0,012m3/s Tiempo de retención:
= 4 ∗ 7 ∗ 3 = 115,45
= = 115,45 = 9621,13 = 2,7 ℎℎ 0,012 = 0 , 0 12 = 38,5 = 0000312 = 27 = 0 , 0 12 = 22 = 0,000545 ∗ = 47,1212 ∗ 1 1 000 0, 0 12 = 300 ∗ 10 ∗ 1 ∗ ∗ 864001 = 311,04[ ] 3 11, 0 4 ∗0, 7 = 1030 / = 0,21
Velocidad de rebalse:
Carga de la represa:
Masa de solidos:
Considerando la concentración de lodo del 6% y de densidad 1030 kg/m3
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Filtro percolador: Se diseñara el filtro percolador que tenga una eficiencia del 85% donde ingresara un DBO5=500 mg/L compuesta de material de piedra donde K=1,89 1/d n = 0,67 Se considerara una altura de 5 m y un caudal controlado de 1000 m3/d DBO5f=500*0,15=75mg/L
Dimensiones del filtro percolador:
∗ [− ] = , ∗ − 75 = , 500 = 5,12 1000 = 195,3 5,12 = 4 ∗ 195,3 = 4 ∗ = 15,8
D=15,8 m H=3 m Cantidad de solido acumulado por el filtro percolador:
500 ∗1900 ∗ 10001 ∗ 101 = 950 ∗ 0,85 = 807,5
Considerando una humedad del 95% y densidad del lodo típico de 1030 kg/m3
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Cantidad de lodo:
807,0,055 = 16150 16150 = , 1030
5.3 Balance de materia. Solidos 2486 bbl
Recortes 5553 bbl 85-95 %
Control de solidos 19120 bbl+5553 bbl
19120 bbl
Sistema de separación Líquido-solido
10bbl 16624 bbl tiempo =2,7 días 16634 bbl
Desarenador
6480 bbl/d
separador primario 70% 1,3 bbl/d lodo ; 3,51bbl
16620,5 bbl
16578 bbl
Filtro percolador 85%
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tratamiento terciario
16578 bbl Efluente
15,7 m3/d lodo; 42,4 bbl
6. Estimación de costos.
7. Resumen y conclusiones. Los fluidos de perforación son compuestos contro lados constantemente en la industria petrolera por su gran importancia en las funciones que este cumple. De igual manera se tiene un estricto control para su tratamiento y disposición final, al igual que los sólidos y recortes producidos durante el proceso, Es por eso que se evaluó los distintos métodos de tratamiento del lodo, con distintos costos e impacto sobre el medio ambiente y para la implementación en futuras perforación, a pesar que existen empresas privadas especialistas en los tratamientos que se podrían contratar. Resumiendo el fluido de perforación pasa a través de varios procesos de control de solidos durante la perforación con el objetivo de separar los residuos sólidos y sustancias químicas que son sustraídos de la formación del pozo ya mencionado anteriormente y cuando se finaliza la perforación de todos los pozos del campo es cuando comienza el tratamiento del f luido de perforación que contiene sólidos, arena, recortes, sustancias químicas disueltas como bentonita y baritina, los cuales fueron separados en distintos procesos. Para la disposición final se puede decir que es muy costoso realizar el tratamiento de lodo y recortes por lo que basándonos en ese factor es más aconsejable realizar un PML reciclando el lodo de p erforación y construyendo un relleno de
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seguridad después de realizar algunos tratamientos y en la vida real estos métodos mét odos son aplicados pero que remos comparar los efectos en caso de no realizase.
Se concluyó entonces: Observando los resultados obtenidos del tiempo de retención en los tratamientos primarios, secundarios se concluye que el tiempo es bastante largo y la cantidad de solidos solidos que se extrae es bajo por lo que la se recomienda en eliminar algunos de estos procesos pa ra la reducción de costos y sea un diseño más aplicado en la industria petrolera. La bentonita que es una sustancia de mezcla en el lodo puede también ser aprovechado de manera más favorable para el procesos de coagulaciónfloculación ya que esta sustancia puede ser un floculante natural que ayuda en este proceso. La cantidad de agua recuperada del fluido de perforación mediante los tratamientos es almacenado para que posteriormente sea reacondicionado mediante aditivos para su posterior uso en la perforación y producción. Mediante el presente proyecto se amplió el conocimiento aprendido durante la materia reforzando los estudios de los métodos de tratamiento. Finalmente se llegó a la conclusión que para una mejor disposición y PML el tratamiento del fluido de perforación necesita por lo menos un tratamiento terciario para un mejor aprovechamiento de los residuos líquidos, gaseosos y sólidos.
8. Bibliografía. [1]: Repsol YPF Bolivia. Programa de perf oración. [Fecha de consulta: 24 junio 2017]. Disponible en: https://es.scribd.com/document/333229642/Programa-de-Perforacion-HCYX1-YPFB-ok-15032006 [2] MI SWACO. Sistemas y productos de fluidos de perforación base agua. [3] MI-SWACO. Informe de prácticas de fluidos de perforación. [Fecha de consulta: 24 junio 2017] Disponible en: https://es.scribd.com/doc/162140931/Informe-de-PracticasFluidos-de-Perforacion-MI-SWACO [4]. Schlumberger . LUBE 167. CRISOIL. [En línea] CrisOil, 2017. [Citado el: 28 de junio de 2017.] http://www.crisoil.com/lube-167.html http://www.crisoil.com/lube-167.html.. [5] MI-Swaco. Polypac-UL. [Fecha de consulta: 24 junio 2017] Disponible en: http://www.igasplc.com/media/30423/Polypac-UL.pdf [6] [6]http://www.iapg.org.ar/sectores/eventos/Jornadas%20NqN/PerforacionenelsubandinoB olivia-IAPGnqn11-06.pdf [7] [7]http://www.ingenieroambiental.com/4000/GUIA%2004%20-%20OK-desperdiciosexploracion-arpel.pdf [8] [8]https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish07/spr07/p60_74.pd f
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[9] [9]http://www.contechs.org/Projecto%20de%20Grado%20de%20Gonzalo%20y%20Vara/C APITULOS%201%20%202%20y%203.pdf [10]“Tecnologia aplicada de Lodos” - Manual IMCO – Halliburton Halliburton Company. [11]“Drilling Fluids Engineering Handbook” – Manual Manual de MI – SWACO SWACO – Edition Edition 1999.
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