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presin, ya que permitir que la fase dispersa del lodo se adhiera en las paredes del pozo
formando una pelcula impermeable (revoque), delgado y resistente la cual cumplir con
numerosas funciones durante la perforacin de un pozo, entre ellas, evitar que exista una
excesiva perdida de fluido de perforacin hacia la formaciones, lo cual reduce el daos ylos costos.
3. CULES SON LAS FUNCIONES, CARACTERSTICAS Y COMO SE FORMA
UN REVOQUE? EXPLIQUE QU EQUIPO ES UTILIZADO PARA MEDIR EL
ESPESOR DEL REVOQUE?
Entres las funciones ms importante del revoque tenemos:
y Minimizan los daos a la formacin: El revoque est constituido por la fase
dispersa del fluido de perforacin es decir por slidos. Estos slidos permite que
se forme una capa impermeable, el cual no permitir que exista grandes prdidas
de filtrado hacia la formacin minimizando los daos.
y Mantieneestabilidadenel pozo a disminuir riesgo deaprisionamiento de tubera:
la formacin del revoque asegurara las paredes del hoyo que son poco
consolidadas, evitando que estos recortes decanten y causen el aprisionamiento
de tubera.y Mayor produccin de formaciones productivas: Mientras ms impermeable sea el
revoque existir poco volumen de filtrado hacia las zonas productoras, evitando
as que este taponen las gargantas porales y permita el libre fluido del flujo del
yacimiento hacia el hoyo.
y Mejor interpretacin de registros elctricos: Un adecuado revoque permitir a que
exista poca perdida de filtrado hacia la formacin, minimizando la distancia de la
zona lavada y mientras menor sea, mejor sern las interpretaciones de los
registros elctricos, debido a que el filtrado no alterara con mayor magnitud lascondiciones iniciales de la formacin.
En las caractersticas ms destacadas tenemos:
- Est constituido por el material no soluble que se encuentra disperso en el fluido
(fase dispersa).
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- Posee caractersticas impermeables.
- Debe ser delgado y resistente.
- Sus propiedades elctricas son distintas a las del fluido de formacin.
- Se origina principalmente por la acumulacin de slidos en un medio porosoproducto de la filtracin de la fase continua del lodo.
Para que se pueda formar un revoque en las paredes del pozo debe existir: un
diferencial de presin sobrebalanceada, donde la presin hidrosttica ejercida por la
columna de lodo debe ser mayor a la presin de la formacin, las paredes del pozo tienen
que ser porosa, de tal forma que por efecto del diferencial de presin, los poros acten
como una malla por donde pasara la fase continua del lodo (filtrado) y los slidos o fase
dispersa queden adheridas en las paredes del hoyo, formando una pelcula delgada,
impermeable y resistente, lo que se le denomina revoque.
En el laboratorio para medir el espesor del revoque se utiliza un aparato
conocido como aguja de vicat, la cual consiste de un aguantador provisto de un vstago
que pesa 300 gramos. En el extremo superior del vstago, tiene un embolo de 1
centmetro de dimetro y una longitud de 5 cm y en el otro extremo soporta una aguja
cambiable de 1 mm de dimetro y 5 cm de longitud. Unido a la base del aparato se tiene
una pequea placa que sirve para colocar el papel filtrado que contiene revoque cuyo
espesor se desea medir.
4. TIPO DE FILTRADO. EXPLIQUE.
En el pozo ocurren dos tipos de filtracin: Dinmica y Esttica. La Dinmica tiene
lugar cuando el lodo est circulando, el revoque se erosiona y por lo tanto es ms delgado
que el revoque esttico, pero sin embargo la perdida de filtrado es mayor.
La filtracin esttica tiene lugar cuando el lodo no est en movimiento, el revoque
se hace ms grueso con el tiempo, dado que el revoque restringe el flujo de filtrado y la
tasa o velocidad de filiacin disminuye con el tiempo. Durante la perforacin puede ocurrir
ambos tipos de filtrado, pero en la prctica solo se considera la filtracin esttica debido a
que es la que se puede medir en el sitio de operacin, con los equipos existentes hasta el
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momento. En el laboratorio, la filtracin esttica se mide con ensayos a baja presin o a
alta presin y alta temperatura (HP-HT- 500lpc de presin diferencial y temperatura >200).
5. EXPLIQUE CUELES SON LOS EQUIPOS RESPONSABLES DE LA MEDICINDE LOS DIFERENTES TIPOS DE FILTRADO? DIGA QU TIPO DE
FILTRACIN SE DETERMINA EN EL LABORATORIO?
En la prctica solo se considera la filtracin esttica debido a que es la que se
puede medir en el sitio de operacin, con los equipos existentes hasta el momento. En el
laboratorio, la filtracin esttica se mide con ensayos a baja presin o a alta presin y alta
temperatura (HP-HT- 500lpc de presin diferencial y temperatura >200).
FILTRO HT-HP:
La prueba de prdida de filtrado a alta presin y alta temperatura segn el API
para pruebas se efecta a una temperatura de 300 F y una presin de 500psi.el aparato
de filtrado, posee una camisa de calentamiento montada sobre una base. En esta camisa
se coloca una cmara para muestras, construida para soportar presiones de trabajo de
1000 psi, y un termmetro (de lectura hasta 500 F). Tambin contiene un regulador para
conjunto superior con la habilidad para regular 1000 psi desde cualquier fuente de
presin, una cmara presurizada receptora de conjunto inferior diseada para soportarcontrapresiones de trabajo de por lo menos 500 psi y una probeta graduada para recibir el
filtrado.
FILTRO PRENSA API:
Este instrumento consiste de un cuerpo cilindro con una cmara construida de
materiales altamente resistente a soluciones alcalina. Tiene un medio para sellar la
cmara en orden de aplicar presin por gas (tapa superior con empaque de hule).
Contiene un soporte apropiado sobre el cual se coloca un papel de filtro (tapa de base con
empaque de hule y malla). Por debajo de este soporte est localizado un tubo de drenaje
para la descarga del filtrado. Adems contiene un regulador de presin conectado a la
lnea de suministro de gas.
ENSAYO FANN 90:
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El FANN 90, aparato de filtracin dinmica radial, evala las propiedades de
filtracin de un fluido circulante a travs de un ncleo cermico. La filtracin dinmica
simula el efecto de movimiento del fluido (velocidad de corte) sobre la velocidad de
filtracin y la deposicin de revoque en el filtro. Las condiciones normales de operacinincluyen:
Temperaturas de hasta 500 F (260 C).
Ncleos con dimetros medios de poro de 5 a 190 micrones.
Presin diferencial a travs del ncleo de hasta 500 psi (3,447 kPa).
Tanto en laboratorio como en el campo se determina la filtracin esttica, ya que
es una prueba que se puede realizar rutinariamente por su simplicidad, los equiposutilizados son Filtro Prensa API y Filtro Prensa HP HT.
6. FACTORES QUE AFECTAN EL FILTRADO.
Se han realizado estudios sumamente extensos sobre los factores que influyen en
la filtracin, estos factores nos han ayudado acerca del desarrollo en la comprensin de
los aditivos para corregir la perdida excesiva del filtrado. El tiempo, la temperatura, la
presin y las caractersticas de los solidos del lodo, todos son factores importantes.
Tiempo: En la velocidad de filtracin (o tasa de filtracin) es directamente
proporcional a la raz cuadrada del tiempo, contando desde la perdida inicial de filtrado.
Esta relacin es solo una aproximacin, puesto que se basa en la hiptesis de que la
permeabilidad del revoque sea constante. Sin embargo los estudios realizados
demuestran que esa relacin es verdadera para casi todos los lodos. La ecuacin es la
siguiente:
Donde:
q1: Prdida media (real) del filtrado en el momento t1, en cm3
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t1: Intervalo de tiempo para la prdida de filtrado q1 en minuto.
q2: Perdida calculada del filtrado en el momento t2, en cm3.
t2: Intervalo de tiempo para la prdida de filtrado q2 en minuto.
Temperatura: Un aumento de temperatura eleva la velocidad de filtracin porque,
generalmente, la viscosidad del aceite o del agua en la fase continua del lodo se reduce y,
tambin, debido a la alta temperatura produce cambios qumicos en el lodo. En particular
la solubilidad de los contaminantes que producen floculacin y la eficacia de muchos
aditivos para control de prdida de fluido y de los dispersantes disminuyen a temperaturas
altas.
Presin: Los efectos de la presin sobre la velocidad de filtracin dependen engran medida de las caractersticas del revoque. Si el revoque es comprensible un
aumento de la presin reduce su permeabilidad y disminuye la prdida del filtrado. Si el
revoque es incompresible, la velocidad de filtracin vara con la raz cuadrada de la
presin. Un revoque incompresible implica que la permeabilidad del mismo no es afectada
por la presin. La compresibilidad del revoque depende del tipo, del tamao, la forma y la
distribucin de los solidad en l.
Caractersticas de los slidos del lodo: La forma ms eficaz de controlar la
velocidad de filtracin es mediante el control de la permeabilidad del revoque. Para tener
bajas velocidades de filtracin se requiere una baja permeabilidad del revoque,
especialmente bajo presin y temperaturas elevadas. La permeabilidad es
fundamentalmente una funcin del tamao, forma y distribucin de los slidos.
La distribucin de los slidos en el revoque est directamente relacionada con el
grado de dispersin del lodo. Una dispersin adecuada de las partculas coloidales origina
una textura uniforme del revoque, con superposicin de las partculas.
7. CUNDO EL REVOQUE ES COMPRESIBLE E INCOMPRESIBLE? CUL DE
ESTOS ES EL RECOMENDABLE Y PORQUE?
Cuando se aumenta la presin se y se reduce la permeabilidad del revoque y
disminuye la prdida del filtrado se dice que es un revoque compresible. Cuando se
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aumenta la presin y las partculas no se juntan y hay ms posibilidades de invasin se
dice que es un revoque incompresible. Segn estos dos tipos de revoque ser
recomendable los revoques compresibles, debido a que estos se compactan mas al
aumentar la presin, lo que genera la disminucin de su permeabilidad, hacindolo muchomas impermeable, lo cual es el mejor estado para que no exista una gran invasin de
filtrado hacia la formacin, minimizando el dao a la misma.
8. CULES SERIAN LOS PROBLEMAS DERIVADOS DE UNA EXCESIVA
PERDIDA DE FILTRADO DURANTE LAS LABORES DE PERFORACIN Y EN
LA INTERPRETACIN DE LOS PERFILES ELCTRICOS?
Las filtraciones excesivas pueden ocasionar problemas asociadas tanto para laproduccin como para la perforacin. A continuacin se mencionan algunos problemas:
- Poca confianza en los ncleos laterales de pared y aun en los ncleos obtenidos
por mtodos comunes.
- Deficientes pruebas de produccin con tuberas de perforacin.
- Formacin de un revoque grueso sobre las paredes del hoyo, lo cual puede
originar un aprisionamiento de las herramientas de perforacin.
- Problemas de sobrepresin y succin relacionada con los viajes (maniobras) de
las tuberas de perforacin.
- Problemas en la cementacin del revestimiento.
- Derrumbes de ciertas secciones de las paredes del pozo a causa del excesivo
filtrado en algunas formaciones impermeables de lutita a travs de micro fracturas
o uniones de planos.
- Es difcil realizar una buena interpretacin si la fase liquida del fluido penetra
profundamente en la formacin, puesto que las lecturas obtenidas dependen
bsicamente del contenido de fluido de la zona inmediatamente adyacente al hoyo
del pozo, adems los equipos de perfilajes elctricos poseen un radio de alcance
el cual ser difcil de interpretar si la zona lavada es muy amplia.
9. MENCIONE Y EXPLIQUE CADA UNO DE LOS ADITIVOS UTILIZADOS EN
CASO DE PERDIDA DE FILTRADO Y PERDIDA DE CIRCULACIN.
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Para las prdidas de filtrado durante la perforacin se utilizan controladores de
filtrados, si es de base agua se usa lignito natural y para fluidos base aceite se usa lignito
organofolico. Entre ellos estn los siguientes aditivos:
y EL AK-70 (MEZCLA DE ASFALTO SOPLADO Y ARCILLA): se utiliza para el
control de filtrado y como elemento formador de puentes. No necesita de un
agente humectante para la dispersin en agua. Su aplicacin es de principal
inters en sistemas diseados para reducir al mnimo los cambios en la
humectabilidad de la formacin.
y CARBONOX (LEONARDITA EN POLVO): contribuye al control de filtracin y
tambin es til para controlar la viscosidad y la resistencia gel en los fluidos de
perforacin base agua. Este elemento, reduce la velocidad de filtracin encondiciones de alta temperatura y altas presiones (ATAP).
y CAT-HI(POLIMEROS DE CELULOSA MODIFICADO): Es un agente de control de
filtrado para fluidos de perforacin cationicos base agua. Su alto peso molecular
proporciona un excelente control del filtrado y de la viscosidad secundaria en
sistema CAT-I. su condicin de no inico hace que la presencia de calcio o de
magnesio no lo afecte.
y DEXTRID (ALMIDON DE PAPA MODIFICADO Y ESTABILIZADO
BACTEREOLOGICAMENTE): Controla la filtracin en los fluidos de perforacinbase agua generando un mnimo de viscosidad. El mecanismo de recubrimiento
que emplea reduce la dispersin de las partculas de arcilla y estabiliza las
formaciones reactivas.
y ARCILLAS MONTMORILLONITICAS: La bentonita es el principal aditivo para el
control de prdida de filtrado en la mayora de los lodos base agua. Las partculas
de bentonita de tamao coloidal son delgadas y planas, y forman revoques
compresibles.
y DISPERSANTES: El empleo de dispersantes o reductores de la viscosidad,mejora tambin el control de la perdida de filtracin. Al dispersar o desflocular las
partculas coloidales, los dispersantes promueven la formacin de un revoque
delgado y resistente con una estructura uniforme y superpuesta.
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y ALMIDONES: Estos han sido utilizados desde hace algn tiempo como aditivo
para control de la perdida de filtrado en lodos de base agua.
y POLIMEROS: Algunos polmeros de cadena larga han demostrado su eficiencia
como reductores de la perdida de filtrado en lodos base agua.y PETRLEO DIESEL Y COMPUESTOS ASFALTICO: El petrleo diesel
emulsionado en un lodo base agua hace descender la perdida de filtrado API, pero
tiene menos efectos sobre la perdida de filtrado HT-HP y es de valor dudoso para
controlar la filtracin de fondo de pozo bajo condiciones dinmicas.
10. EXPLIQUE POR QU ES RECOMENDABLE UNA BAJA CONCENTRACIN
DE SLIDOS PARA EL CONTROL DE LAS PRDIDAS DE FILTRADO?
Una alta concentracin de slidos me puede ocasionar un revoque grueso, lo que
esto conlleva problemas operacionales como aprisionamiento de tuberas, succin y
sobrepresin de la sarta de perforacin entre otros, es por ello que se recomienda utilizar
una cantidad adecuada de slidos en un sistema de lodo, ya sea usando aditivos como el
densificante con mayor peso especficos, para as evitar lo ms posible altas
concentraciones de slidos.
11. CMO AFECTA LA PRESIN, LA TEMPERATURA Y EL TIEMPO A LAPERMEABILIDAD DEL REVOQUE?
La presin en la permeabilidad de un revoque se ve afectada siempre y cuando
este sea del tipo compresible, debido a que mayor presin se comprimir mas las
partculas del revoque disminuyendo su permeabilidad.
La temperatura podra afectar a los polmeros o aditivos suspendidos en el lodo, lo
que podra ocasionar una mala asociacin de las arcillas como la floculacin. En este
estado las partculas de arcilla se agrupan o se floculan, trayendo como consecuenciasaltas permeabilidades en el revoque (revoque incompresible) debido a que no se logran
compactar y formar un revoque uniforme.
El tiempo es un factor importante en la permeabilidad del revoque, debido a que a
mayor tiempo las partculas de slidos que conforman el revoque, se compactan y se
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distribuye de manera uniforme, lo que ocasiona una disminucin de su permeabilidad,
(siempre y cuando el revoque se comprensible).
12. EXPLIQUE. QU ES UN MATERIAL O FLUIDO PLDORA Y MENCIONE
ALGUNO DE ELLOS?
Las pldoras constituyen fluidos elementales que se bombean para garantizar algunas
funciones especifica durante y despus de terminada una fase de perforacin. Existen
pldoras controladoras de prdida de circulacin, el cual son empleadas para formar una
especie de tapn en zonas deformadas de la corteza terrestre debido a eventos
geolgicas como cavernas, fisuras o fracturas. Este tipo de pldoras poseen algunosagentes dispersantes y controladores de filtrados que son aadidos al fluido de
perforacin para solventar la perdida excesiva de filtrado.
Tambin existen pldoras viscosas, el cual constituye porciones de arcillas adicionales
agregadas al fluido de perforacin para aumentar la viscosidad del lodo cuando es
deseada, estas pldoras tambin se le conoce como dispersas.
La pldora dispersa, como su nombre lo indica, tiene como funcin principal
dispersar los componentes de los fluidos en el hoyo generando turbulencia entre ellos la
pldora de barrido, que permite que los mismos sean desplazados hasta la superficie.
Por lo general la dosificacin de estas pldoras tienen que tener una densidad de casi 2lpg
adicional a las del fluido para que este peso pueda acarrear los lodos y las partculas
solidad remanentes en el hoyo.
13. POR QU LA TASA DE FILTRACIN DISMINUYE AL AUMENTAR EL
TIEMPO? EXPLIQUE.
La filtracin en el pozo ocurre por etapas, la primera etapa ocurre una perdida inicial e
instantnea de fluido, conocida como Spurt loss en esta etapa la velocidad de filtracin es
mayor en comparacin a las siguientes etapas. En la segunda etapa se forma un revoque
y baja la tasa de filtracin. Esta velocidad de filtracin baja debido a la presencia de una
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capa impermeable (revoque) formada en las paredes del hoyo, ya que no permitir que el
mismo volumen de filtrado que originalmente se perda se pierda en presencia del
revoque, sin embargo, si la filtracin es dinmica la tasa de filtracin a travs del tiempo
se mantendr constante, pero en condiciones esttica la tasa de filtracin si disminuir adebido a que el revoque se hace ms grueso con el tiempo, dado que restringir el flujo
de filtrado y la tasa o velocidad de filtracin disminuye con el tiempo.
14. CULES SON LOS FACTORES QUE CONTROLAN LA TASA DE
FILTRACIN BAJO CONDICIONES DINMICAS? EXPLIQUE.
Varios factores controlan la tasa de filtracin bajo estas condiciones. La ley de Darcy,
un modelo clsico de flujo de fluido, ayuda a identificar los factores que afectan lafiltracin.
Factores que afectan la tasa de filtracin:
Tiempo: En condiciones dinmica, una vez pasado el primer proceso de filtrado,
conocido como Spurt loss, existir una disminucin de la tasa del filtrado hasta la
formacin de un revoque, a medida que el tiempo avanza, una vez formado el revoque, la
tasa de filtracin se mantendr constante.
Diferencia de presiones compresibilidad del revoque: Si estamos en presencia de
un revoque compresible, la tasa de filtracin vara con la raz cuadrada de la presin, es
decir, a mayor presin el revoque pierde permeabilidad, por tanto existir una disminucin
de la tasa de filtracin.
Permeabilidad del revoque: La permeabilidad del revoque es el factor limitante que
controla la filtracin dentro de la formacin. El tamao, la forma y la capacidad de las
partculas para deformarse bajo presin son factores importantes para el control de la
permeabilidad. Las lechadas con altas concentraciones de pequeas partculas forman
revoques de baja permeabilidad. En general, las partculas coloidales (menos de 2
micrones) como la bentonita proporcionan el ms alto nivel de control de prdidas de
fluido. Sin embargo, el control ptimo se logra teniendo una amplia variedad de tamaos
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de partcula. Las partculas ms pequeas sellan las aberturas entre las partculas ms
grandes, para formar un revoque de baja permeabilidad, mientras mas impermeable sea
el revoque menor ser la tasa de permeabilidad.
Viscosidad: Cuando todas las dems condiciones son constantes (tiempo, superficie,
presin, permeabilidad), el volumen de filtrado para dos filtrados que tienen diferentes
viscosidades, vara inversamente a la raz cuadrada de la relacin entre las viscosidades,
de la manera pronosticada por la ley de Darcy. Los aumentos de la viscosidad de filtrado
reducen la prdida de filtrado y el espesor del revoque. Muchos aditivos de control de
filtracin aumentan la viscosidad del filtrado y reducen la permeabilidad del revoque. El
aumento de la temperatura reduce la viscosidad del filtrado, la cual, a su vez, aumenta la
prdida de filtrado. Debido a esta reduccin de la viscosidad del filtrado, todos los lodossufren mayores prdidas de filtrado cuando la temperatura aumenta.
Composicin y orientacin de los slidos: Los slidos contenidos en loslodos varan
desde arcillas y biopolmeros muy reactivos hasta slidos no reactivos tales como el
carbonato de calcio, la barita y la hematita. La forma, el tamaoy la distribucin de las
partculas slidas, la relacin de slidos reactivos a slidos no reactivos, y la manera en
que losslidos reaccionan con su ambientequmico son los factores que determinan la
manera en que los slidos afectarn la tasa de filtracin. Iguales concentraciones de
diferentes slidos tendrn prdidas de filtrado sumamente diferentes. Las altas
concentraciones de slidostambin son perjudiciales para el controleficaz de prdida de
filtrado. Cuando laconcentracin de slidos es demasiado alta, el agua disponible no es
suficiente para solubilizar los desfloculantes o permitir que los aditivos de control de
filtracin funcionen.
15. POR QU LA PERDIDA INSTANTNEA ES MAYOR EN UN FLUIDO
DENSIFICADO QUE EN UN FLUIDO AGUA-BENTONITA? EXPLIQUE.
Si estamos en las mismas condiciones del pozo para ambas suspensiones, la
perdida instantnea ser mayor en un fluido densificado que un fluido agua-Bentonita,
debido a que ste proporcionara una mayor presin hidrosttica, es decir, tendr mayor
diferencial de presin, por tanto existir mayor volumen de filtrado que invadir a la
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formacin antes que se forme un revoque, ahora bien, si se desea perforar una formacin
con ambas suspensiones a una misma presin hidrosttica, debemos tomar en cuenta
varios factores para saber cul de estas suspensiones existir mayor prdida de filtrado,
como el contenido del slido, el tamao de las partculas, la viscosidad del lodo y el tipode densificante a utilizar.
MUESTRA DE CLCULO.
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Preparar el equivalente de 5 bls de suspensiones Agua-Bentonita en los siguientes
porcentajes: 4 y 8% en peso de arcilla y densificar 9 lpg con Carbonato de Calcio y
alcalinizar la mezcla con un equivalente de 0.02 lbs/bbl de Hidrxido de Sodio
(agregar el mismo una vez mezclada el agua y la bentonita).
1. Preparacin de la suspensin agua bentonita al 8% de arcilla:
DATOS:
VL= 5Bls= 210 gal
ECUACIONES:
1. 2. 3. 4.
1. Se procede a calcular el volumen de bentonita para un porcentaje en peso
de 8 %, a partir de la ecuacin 4 y relacionndola con la ecuacin 3 nos
queda las siguientes ecuaciones:
Segn la ecuacin 1:
Ec (5)
Ec (6)
Ec (7)
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Sustituyendo la ecuacin 7 en la ecuacin 6:
Sustituimos valores para simplificar:
*
2. Ahora se puede calcular el volumen de agua segn la ecuacin 7:
3. Se calcula el volumen del lodo segn la ecuacin 3:
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4. Peso del lodo:
1102,5 lbs = 1837,5 grs
5. Peso de la barita:
147,045 lbs = 147,045 grs
6. Volumen del agua:
7. Volumen del lodo:
X(%)
Densidad dellodo (lbs/gal)
Peso dellodo (lbs-
grs)
Peso de laarcilla (lbs-
grs)
Volumende agua
(gal)
Volumende agua
(cc)
Volumendel lodo
(gal)
Volumen delodo (cc)
8 8,75 1837,5 147,045 210 1750
2. Preparacin del lodo densificado:
DATOS:
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V
K V V
1. Clculo del peso del densificante carbonato de calcio:
iTEDENSIFICAN
iFLODOTEDENSIFICANV
VV
VVV
vvv42
PORCENTAJE DE
ARCILLA (%)
DENSIDAD
FINAL
(lbs/gal)
PESO DEL
DENSIFICANTE
(gr)
4 9 159,004
8 9 85,931
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