CONTROL DE SOLIDOS

1. OBJETIVOS

Conocer y Aprender a usar correctamente los equipos y materiales usados para este tipo de prueba. Tener en claro por qu es importante el control de slidos para los fluidos de perforacin. Medir la cantidad de solidos como porcentaje en volumen, presentes en una cierta cantidad de lodo

2. FUNDAMENTO TEORICOEL control de solidos es un tratamiento que se le da al fluido de perforacin por contaminarse con los slidos indeseables como arcillas de bajo rendimiento o solidos perforados que se asocian al lodo en el momento que se realiza la perforacin, entre las propiedades del fluido de perforacin que afectan la cantidad o proporcin de solidos tenemos:

Viscosidad del lodo Esfuerzo de Gel Control de Filtracin Calidad del revoque

As como otras propiedades mecnicas y qumicas de lodo. La cantidad de solidos tambin va a influenciar en el costo del pozo o perforacin y a que tambin afecta a la velocidad de penetracin, perdida de circulacin, hidrulica, embolamiento de la barrena, estabilidad del pozo, etc. Y a la vez estos factores afectan a la vida til de la barrena, bombas y entre otros equipos que se usan en la perforacin.

La cantidad de solidos puede catalogarse de dos maneras solidos de baja gravedad especfica y solidos de alta gravedad especifica.

Solidos de baja gravedad especfica: Como su nombre lo dice son slidos de baja gravedad especifica que bordean entre 2.3 a 2.8, ac se encuentran la mayora de los slidos perforaros, las arcillas como la bentonita y la mayora de aditivos y son usados en el lodo para obtener lodos con densidad menor a 10ppg.

Solidos de alta gravedad especfica: Los slidos de gravedad especfica mayores a 4.2 estn incluidos en este grupo. Los materiales densificantes como la barita y la hematita compone esta categora y se utilizan para preparar lodos con una densidad mayora 10ppg.

Procedencia y tamaos de los slidos Las dos fuentes principales de slidos (partculas) son los aditivos qumicos y los recortes de la formacin. Los recortes de la formacin son contaminantes que degradan el rendimiento del fluido de perforacin. Si no se remueven los recortes, sern molidos y reducidos a partculas ms y ms pequeas que se hacen ms difciles de remover del fluido de perforacin.La mayor parte de los slidos de la formacin pueden ser removidos por medios mecnicos en la superficie. Las partculas pequeas son ms difciles de remover y tienen un efecto mayor sobre las propiedades del fluido de perforacin que las partculas ms grandes. El tamao de partculas de slidos de perforacin incorporadas en el fluido de perforacin puede variar entre y 250 micrones (1 micrn es igual a 1/25.400 de pulgada 1/1.000 de milmetro). La tabla 10-1 da una lista de los tamaos aproximados de los slidos contaminantes.La agrupacin de los slidos en base al tamao no toma en cuenta la composicin fsica del material que se est midiendo, aunque se usen los trminos limo y arena. Por ejemplo, las partculas de tamao de limo pueden incluir partculas de lutita, arena fina, carbonatos finos y barita. Las partculas de tamao de arena pueden incluir partculas de arena, lutita, carbonatos, recortes y materiales de prdida de circulacin, agentes puenteantes y barita gruesa. Los slidos coloidales incluyen la bentonita y otras arcillas; slidos perforados muy finos (lutita, arena y carbonatos); y barita fina.En general, el trmino arcilla se usa para describir los minerales arcillosos molidos de alta calidad, como la bentonita de Wyoming, que son agregados para aumentar la viscosidad del lodo y mejorar el revoque. Sin embargo, los recortes, la barita y otros slidos tambin aumentan la viscosidad, especialmente si el tamao de las partculas se degrada dentro del rango de tamaos coloidales. La Figura 4 ilustra la manera en que el tamao de las partculas afecta el rea superficial para un slido de volumen determinado. Si un slido perforado original fuera un cubo de 40 micrones, su rea superficial sera de 9.600 micrones cuadrados. Si se permite que este cubo de 40 micrones se degrade en cubos individuales de 1 micrn, el nmero de partculas ser 64.000 y el rea superficial aumentar a 384.000 micrones cuadrados, es decir 40 veces el valor original. El volumen de slidos perforados no cambi durante esta degradacin del tamao de las partculas. Se debe tener en cuenta que el espesor de una sola laminilla de arcilla slo es de 10 angstroms. Un angstrom es igual a 1/10.000 micrones o 1 x 10-10 m. Si se permite que el cubo de 40 micrones se degrade en secciones de espesor de laminilla de arcilla de 40 micrones por 40 micrones, el nmero de partculas slo ser 40.000; sin embargo, el rea superficial aumentar a 128.006.400 micrones cuadrados, o 13.334 veces el rea superficial original.En un lodo de perforacin, la viscosidad aumenta proporcionalmente al rea superficial de los slidos. El rea superficial de todos los slidos debe estar humectada. A medida que la cantidad de lquido disminuye debido al aumento del rea superficial, la viscosidad del fluido aumenta y la eficiencia disminuye. Los slidos coloidales producen la mayora de la viscosidad en los lodos de perforacin, debido a este aumento del rea superficial. Por este motivo, el volumen de los slidos coloidales contenidos en el lodo de perforacin debe ser controlado por razones de economa y eficacia.

Composicin y Orientacin de los slidosLos slidos contenidos en los lodos 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 tamao y la distribucin de las partculas slidas, la relacin de slidos reactivos a slidos no reactivos, y la manera en que los slidos reaccionan con su ambiente qumico 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.La desfloculacin y la dispersin de las arcillas tambin son importantes para el control de filtracin. Las partculas de bentonita y arcilla son slidos flexibles muy delgados, con grandes superficies planas. A efectos prcticos, una partcula de bentonita puede ser comparada con un trozo microscpico de celofn o una hoja de papel hmeda. Al desflocularse, las laminillas de arcilla se depositan en el revoque segn una orientacin ms bien plana. Estas laminillas se traslapan para obtener un revoque de baja permeabilidad con un buen control de filtracin. Sin embargo, si el sistema de lodo est floculado, las partculas de bentonita no se depositan segn una orientacin plana, sino que se orientan formando una matriz de borde a borde, lo cual causa revoques de alta permeabilidad y un control de filtracin deficiente. Cuando esto ocurre, el filtrado pasar fcilmente entre los flculos porosos, resultando en altas tasas de filtracin.

El objetivo de los sistemas de control de slidos modernos es reducir los costos, removiendo eficientemente los slidos perforados y minimizando las prdidas de fluido.Para alcanzar este objetivo cada equipo remover una porcin de slidos mediante mallas colocadas en una cesta vibratoria. Cada equipo est diseado para separar gradualmente partculas de un rango especfico.La eficiencia de los equipos usados para remover slidos perforados de los fluidos (lodo) pueden ser evaluados de dos maneras:1. La eficiencia en remover los slidos perforados.2. La eficiencia en la conservacin del fluido (lodo).El mayor porcentaje de slidos removidos da como resultado la mayor eficiencia de remocin. Cuando utilizamos un Desilter (deslimador), se trabaja muy bien removiendo los slidos pero el costo por prdida de fluido puede ser significativo, Para evitar estas prdidas se utiliza una zaranda con mallas que recupera esta cantidad de lodo, en ocasiones, hasta del 80% del lquido que sale impregnado con los slidos descartados por el Desilter.

3. MATERIALES

Probeta graduada Bentonita Barita Tubo de vidrio Agua dulce Agitador (Hamilton Beach) Balanza elctrica Embudo de plastico Malla 200 de 2.5 pulgadas de dimetro Vaso metlico

4. PROCEDIMIENTO

Como en todos los laboratorios de lodos se empieza elaborando el lodo. La diferencia en este caso es que se le aade al lodo una pequea cantidad de petrleo. Primero pesando la cantidad deseada de bentonita y barita, medir la cantidad de agua dulce, y mesclar los componentes de la manera correcta usando el agitador (Hamilton Beach) hasta conseguir la textura de un buen lodo para poder realizar recin el laboratorio, las pequeas cantidades de petrleo se le agrega en el momento que el lodo se esta agitando.

Desmontar la retorta y lubricar las roscas del vaso de muestra con grasa para altas temperaturas. Estando el lodo listo una parte de l se vierte en el vaso que se encuentra en el equipo de retorta para empezar la prueba, colocar la tapa del vaso de muestra girando firmemente y escurriendo el exceso de lodo para obtener el volumen exacto.

Armar el montaje de retorta correctamente incluyendo el vaso de muestra enroscado correctamente (que debido de estar pesado vaco previamente) y la probeta graduada que determinara el volumen obtenido. Estando lo anterior listo se enciende el equipo y se espera aproximadamente 30 minutos o hasta que el equipo indique, medir el volumen filtrado en la probeta y pesar el conjunto del vaso con la muestra.

4.- CALCULOS Y RESULTADOSSabiendo que la probeta tiene una capacidad de 30 cc.Grupo 1 Grupo 2 El volumen de slidos: El volumen de slidos: Para hallar la densidad de lodo:

5. Conclusiones: De acuerdo con los clculos se puede apreciar que en el lodo 2 existe una mayor cantidad de slidos, esto puede ser debido por que se prepar el lodo 2 con una mayor cantidad de barita a diferencia al lodo 1. En el lodo 2 apenas se observ una pelcula de ol en la medicin del lquido producto de la retorta, en cambio en el lodo 1 se observ un volumen para el ol de 0.2cm3, esto puede haber sido por la cantidad de ol que se tuvo que mesclar con el lodo, para el lodo 1 se mezcl 2ml de ol y en el lodo 2 se mezcl 1ml de ol. Se puede concluir con la primera prueba, que el porcentaje en masa del contenido de slidos del segundo grupo (10.75%) es mayor que el del primer grupo (8.44%) debido al mayor contenido de barita.

Para esta parte se puede recomendar un adecuado uso de las herramientas, como el correcto enjuague de los slidos en la malla, el previo agitado del embudo para que se depositen los slidos y correcta lectura e interpretacin del porcentaje en volumen, marcada por el tubo milimetrado.

De la otra pueda prueba, se aprecia una pelcula de aceite de 0.2 cc en la parte superior de la probeta, por parte del primer grupo. Esto debido a que se utiliz en la preparacin 2 cc de aceite, en comparacin con el segundo grupo. Esto indica que el mtodo de la retorta es efectivo para determinar la presencia de aceites en el fluido de perforacin.

Tambin se podra decir que para ambas pruebas, el lodo preparado por el segundo grupo sera ms abrasivo con la sarta de perforacin y desgastara ms la broca; debido a que un mayor contenido de slidos disminuye la vida til de las tuberas.

Aqu se puede recomendar un adecuado ajuste de la celda sin moverlo demasiado y el delicado uso de la probeta al momento de ponerlo y sacarlo del equipo de retorta. Otra cosa para esclarecer ser que no se utiliz mallas para la filtracin y secado de los restos slidos de lodo; sin embargo con este mtodo sera ms fcil y exacto el clculo de porcentaje en masa de los slidos.

Por ltimo, se puede comparar los resultados de porcentajes de ambas pruebas (7.4% y 8.44%, o 10.2% y 10.75%) y se aprecia que no varan demasiado. Indicando esto la validez de las pruebas realizadas.

6.- APORTES

Otro equipo utilizado en la limpieza del lodo son los degasificadores, los cuales nos ayudan a limpiar el lodo de gas. Existen dos tipos.

Desgasificador (Tipo Vaco): Los tipo vaco deben descargar abajo de la superficie del lodo

Degasificador Atmosfrico: deben descargar horizontalmente a travs de la superficie del tanque para que permita el rompimiento de las burbujas de gas.

Sistema combinado

Posibles Fallas de los Hidrociclones

Otro tipo de centrifuga que no es muy comn observar es la centrifuga vertical.

Centrifuga vertical:

Generalidades Utilizada en operaciones con lodos sinteticos o base aceite Reduce el contenido de aceite en los cortes Reduce la cantidad de desechos generados durante las operaciones de perforacion Recupera fluidos de perforacion Caractersticas Buen desempeo ambiental. Mejora la recuperacion de fluidos de perforacion. Seguridad Facil instalacion Ventajas operacionales Facil mantenimiento

7.- BIBLIOGRAFIA

Manual de Fluidos de Perforacin, Auto: API, Tema: Control de Slidos, Pg. 8.1-8.7. Manual de Fluidos de Perforacin, Autor: Baroid, Tema: Control de Slidos, Pg. 10.2-10.3. www.lacomunidadpetrolera.com Manual IMCO

Sfallas shakerFalla / AveriaSolucionDesgarre o rajadura en la malla.Reemplace la malla y tensionelaapropiadamanteReemplace caucho.Malla suelta, no ajusta.Tornillos Tensores en mal estadoReemplace los tornillos malos(torcidos/rosca mala)Malla en mal estado.Reemplace Malla.Falta Caucho en la bandeja o estaReemplace caucho.en mal estadozaranda produce alto inusualArandelas o tornillos sueltos.Chequee y ajustelos.ruido al operarTornillos Tensores sueltos.Chequee y ajustelos.Rodamientos de Vibradores malosReemplace Rodamientos.Valvula o manija del By-passvalvula o manija con solidos y lodo.Limpie cuerpo de manija o valvulaatascada.con agua o diesel.Vibradores demasiado calientesRodamientos sin grasa.Agrege grasa a rodamientos.Rodamientos en mal estado.Reemplace los rodamientos.Lodo acumulado sobre la mallaMalla con tamizado muy pequenoCambie a una malla de tamizadoo derrame de mucho lodo en lamas grande o ajuste el angulo dedescarga solida.la bandeja de la zarandaMalla suelta.Ajuste malla con el torque apro-piado ( 50 ft/lb )Acumulacion de lodo en los bor-Los Vibradores no estan rotandoCambie la posicion de un cabledes traseros de las mallasen direcciones opuestas.de alimentacion electricaMallas mal tensionadas.Ajuste la tension de las mallas.

capacidad conosDiametro del ConoCapacidad del conod50PulgadasGPMmicrones23010 a 2045020 a 40610040 a 601250060 a 80

Sheet3

Sfallas shaker (2)Falla / AveriaUno o mas conos no estan descargando-otros O.K.Bloqueado en la entrada del alimentador o a lasalida-remueva el cono y limpie las lineas.Algunos conos perdiendo lodo entero en una co-Flujo de regreso de derrame en manifold, la entradarriente.al cono tapada.Alta perdida de lodo,figura cnica en alguno conos-Velocidad baja al ingreso debido al bloqueo parcialotros normal.de la entrada o cuerpo del cono.Repetido bloqueos de los vrtices.Las aperturas del desage muy pequeas. By-pass en Za-ruido al operar.randas o mallas rotas.Altas prdidas de lodo, corriente debil,figura cnica.Bajo cabeza de alimento -chequee por obstruccion,Tamano de bomba y rpm,valvula parcialmente cerrada.La descarga del cono no es uniforme, cabeza delGas o aire en el lodo de la centrifuga, lineas de succionalimentador variando.de la de lacentrifuga muy pequenas.Baja vida del Impeller.Cavitacion en la bomba - Taza de flujo muy altas - nece-sita lineas mas largas.Linea de succion bloqueada - Chequear obstrucciones.Conos descargando una pesada corriente moviendoseLos conos estan sobrecargados - usese un tamano delentamente.vertice mas grande, insuficientes conos para manejar lacantidad de solidos en el lodo. By-pass en equiposcorriente arriba.Altas perdidas de lodo.Apertura inferior muy grande - Ajuste el vertice del cono.Considere bombear el desague hacia las centrifugas ohacia una zaranda.Continuamente se apaga la bomba centrifuga.Aumento del amperaje de la capacidad nominal de labomba - Nivel de lodo por debajo de la succion - entradade aire en la succion.Caballos de fuerza por encima de la capacidad del motor.Chequear taponamientos en lineas de descarga o usoadicional de la entrega normal de lodo (Tee's).