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INCREMENTO DE LA DENSIDAD DE LODO CON BARITINA
1. Objetivo.
El objetivo de la practica es el aprender a preparar y dosificar un lodo para
obtener una densidad teorica o deseada a partir de requerimientos
experimentales.
2. Fundamento teótico
Para la preparación de un lodo base agua en el laboratorio se debe tener un
volumen de agua en el cual se va añadir una cierta cantidad de arcilla, donde
para obtener una “densidad deseada”, es necesario calcular tanto de masa de
bentocita como el volumen de agua exacto, que se requiere para alcanzar este
objetivo.
Balance de materia
El lodo es un fluido sumamente homogéneo comuesto de diferentes sustancias
donde se puede considerar que su pero por unidad de volumen, es igual al peso
del liquido mas el peso de las partículas en suspensión.
Realizando un análisis de balance de materia:
Mentra=Msale
Mliquido+Mbentonita=Mtotal
Pero conocemos la densidad es:
d=mV
m=d∗V
d L∗V L+dB∗V B=dT∗V T
Asumiendo volúmenes aditivos:
V T=V L+V B
d L∗V L+dB∗V B=dT (V L+V L)d L∗V L+dB∗V B=dT∗V L+dT+V B
La densidad total es la densidad deseada: (dT=dd )
d L∗V L+dB∗V B=dd∗V L+dd∗V B
dd∗V B−dd∗V B=dd∗V L+dL∗V L
V B∗(dB−dd )=V L∗(dd−d L)
Finalmente:
V B=V L∗(dd−dL)
(dB−dd )……………. (1 )
Ejemplo:
Preparar un lodo base agua con un volumen total de 800(cm)3. Buscando una
densidad de 1.031(g/cm3). Donde la gravedad especifica de la bentonita a usar es
de 2.3.
Con los siguientes datos:
GEB= 2.3 (bentonita) dB, VB, mB : se refiere al
solido(bentonita)
dL= 1.0[g/cm3] (agua) dL, VL, mT : se refiere al liquido (Agua)
dT= 1.03[g/cm3] dT, VT, mT : se refiere a la
mezcla total
VT= 800 [cm3]
Reemplazando los datos en la ecuación (1):
V B=800[cm3]∗(1.03−1.0 ) [ g/cm3 ]
(2.3−1.3 )[g /cm3]
V B=19.54cm3
¿B=dbentonitadagua
d B=mBV B
V TOTAL=V AGUA+V BENTONITA
d B=¿B∗dagua mB=dB∗V B V AGUA=V TOTAL−V BENTONITA
d B=2.3 g/cm3 mB=44.492 g V AGUA=780.46 cm3
Incremento de la densidad
La densidade de las arcillas ordinarias varia entre 2.0 y 2.8 [g/cm3] y la arcilla sola
puede aumentar la densidad del agua desde 1.0 hasta aproximadamente 1.3 [g/cm3]; en
el caso de una mayor densidad se debe utilizar materiales inerte de mayor gravedad
especifica que preoporcionen al lodo mayor peso.
Frecuentemente es necesario elevar la densidad del lodo según las operaciones quie
estén realizando para controlar el pozo, en general se usa baritina como material
“densificante” Para acumular la densidad del odo de perforación (aumenta la densidad)
u otros materiales inertes como:
Materiales dencificantes composición gravedad especifica
Baritina BaSO4 4,3
Hematita Fe2O3 5,2
Siderita FeCO3 5,8
Victonita Fe69F26 6,5
Galena PbS 7,5
Baritina
La baritina (barita) es el agente densificante de mayor importancia de los lodos, es un
mineral de sulfato de bario que se encuentra en la naturaleza como tal, su peso
especifico es de 4.2 a 4.5 lo que lo hace mucho mas denso que la mayoria de los solidos
de perforación. Las especificaciones API para la baritina requiere un peso no menor a
4.2 y que al menos un 5% debe quedar retenida en un cedazo de malla Nº 200 en un
ensayode granulometría humeda.
Como sustituto de la baritina en algunos casos de emplear sales solubles; la ventaja de
las sales solubles como agentes dencificantes es que los aumentos densidad se logran
sin aumentar el contenido de solidos del lodo, sin embargo debe tenerse en cuenta los
efectos de estas otras propiedades del lodo. A veces la densidad deseada se consigue
mediante la combinación de sales y otros agentes dencificantes.
m1+msolido=m2
d1∗V 1+dS∗V S=d2∗V 2
d1∗V 1+dS∗V S=d2∗(V 1+V S )
V SV 1
=(d2−d1 )(dS−d2 )
(Relacion de incremento)
Relacionando con la densidad del solido:
mS=¿S∗(d2−d1 )
(dS−d2 )∗V 1 (2)
Finalmente considerando el aumento de volumen:
V 2=V 1+V S
Como se ha visto el análisis hecho mediante un balance de materia sencillo, pero existe
una forma mas rápida de calcular esta masa de solidos necesaria para incrementar la
densidad del lodo mediante la aplicasion de una formula que consiste en:
mS=V 1∗(d2−d1 )
1−d2
¿S
(3)
Ambas ecuasiones (2 y 3) pueden ser utilizadas de forma indistinta teniendo el único
cuidado de que su aplicasion de deben emplear los datos bajo un mismo sistema de
unidades. Para fines practicos suele usarce formulas distintas que nos expresan los
resultados en unidades empleadas en campo que nos evidan el uso de sistemas de
conversión y están dadas por:
X=350∗¿S∗(d2−d1 )
¿L∗(¿S−d2 ) (4)
Y=100∗(d2−d1 )¿L∗(¿S−d2 )
(3)
Donde :
X= numero de sacos de 100 libras requeridos para incrementar el lodo
Y= incremento del volumen del lodo por la adicción del solido densificante (Bbl)
GEL= gravedad especifica del liquido usado como face continua.
Reduccion de la densidad
De la misma forma que ne la operación de incremento realizando un balance de materia.
Mentra=Msale
Ml1+Mliquido=M2
d1∗V 1+dL∗V L=d2∗V 2
d1∗V 1+dL∗V L=d2∗(V 1+V L)
V L=(d2−d1 )(d L−d2 )
∗V 1
Usualmente se usa para reducir la densidad pero es también común el uso de diesel
como liquido reductor del peso del lodo.
3. Procedimiento.
Prepare dos lodos de densidad 1.035[g/cm3] con 400 [cm3] de agua y bentinita
de 2.3 de GE
Incrementar la densidad de los lodos ya preparados a 1.1[g/cm3] usando :
Baritina de 4.2 de GE
Hematita de 5.2 de GE u otro materia densificante de mayor GE
4. Calculos.
Indicar cuales fueron los cálculos realizados para la preparación de los lodos
(especificar las cantidades de solidos y agua que se usaron en cada operacion)
Determinar el incrementar de volumen del lodo debido a la adicción de barina en
cada densificación.
Solución de los cálculos
5. Cuestionario.
Calcular la presión normal que se espera encontrar a las profundidades de 1809
y 2500 [m] en un pozo suponiendo que la gradiente de presión normal es de
1.104[Kg/cm2/m], suponiendo que se utiliza un lodo de 1.25[g/cm3] de densidad
a esas profundidades. ¿Cuál será la presión diferencial en cada caso?
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