Filtro prensa hpht

FILTRO PRENSA , HPHT 2013

UMSA | TOLA MAYTA LIMBERG

TOLA MAYTA LIMBERG

UMSA FILTRO PRENSA , HPHT

Facultad De Ingeniería

Ingeniería Petrolera

Sem1/2013 Laboratorio de

fluidos de perforación

FILTRO PRENSA , HPHT

NOMBRE DEL ESTUDIANTE:

Tola Mayta Limberg



FILTRO PRENSA,

ALTA PRESION - ALTA

TEMPERATURA (HPHT)

1. OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL

Conocer el método del filtro prensa HPHT

OBJETIVO ESPECIFICO

Medir el volumen de filtrado o pérdida de agua que pasa hacia la formación permeable

cuando el fluido es sometido a una presión diferencial y la costra de lodo de un fluido de

perforación usando el método de filtrado HPHT.

2. JUSTIFICACION:

La primordial idea del laboratorio es el de que el alumno debe estar familiarizado con las

definiciones de "revoque" y "filtrado”, asi como susu pruebas pertinentes, ya que son temas muy

importantes cuando al momento de trabajar en campo.

Asi tambien se debe de conocer el metyodo de HPHT ya que este es el que datos mas

reales de campo acerca del revoque y filtrado.

3. FUNDAMENTO TEORICO:

Cuando empezó a realizarse las primeras perforaciones con el fin de extraer petróleo, ya

tenían el conocimiento base de la perforación, en la cual consistía de utilizar agua como fluido de

perforación para suavizar la roca y que sea más fácil de perforar.

No fue hasta mediados del siglo 19 cuando, en busca de un yacimiento petrolífero, se llego

a un acuífero que debido a su presión, salió de la roca en forma de emulsión y precipitó todos los

pequeños ripios hacia arriba. Así se estableció el primer concepto de un fluido dinámico de

perforación.

Fue cuestión de tiempo para que se adaptaran nuevas tuberías y se adapte un nuevo BHA

que se ajustara al nuevo proceso. Luego el fluido de perforación fue evolucionando poco a poco,

cuando el agua ya no pudo precipitar ripios más pesados.



Posteriormente se empezó a utilizar arcilla junto con el agua formando un “lodo”, el cual dio

excelentes resultados al limpiar el pozo, dejándolo libre de sedimentos.

Con el pasar de los años toda la industria había evolucionado a la par con los inconvenientes

que se les presentaban mientras perforaban. Hasta cierta profundidad, el lodo agua-arcilla servía,

pero pasada esa profundidad establecida, la formación sufría varios inconvenientes, desde

insignificantes hasta catastróficos. La formación se derrumbaba, el lodo se filtraba en las

formaciones contaminándolo todo, no limpiaba bien el hueco, no enfriaba la broca correctamente,

eran entre tantos, los problemas más comunes.

Todo esto llevo a realizar nuevas pruebas en el lodo para ver de qué manera se aumentaba

su viscosidad, su fuerza, su elasticidad, para que pueda evitar estos problemas, y así empezaron a

aumentarles químicos al lodo en base agua – arcilla, químicos que le den características

necesarias al lodo para que solucionen los debidos inconvenientes.

Partiendo de este nuevo concepto, industrias que ya en ese entonces eran especializadas

en fluidos de perforación, se vieron en la necesidad de crear instrumentos de laboratorio que

corran las pruebas con los diversos químicos pero a menor escala, para así estudiar las reacciones

y poder saber si estaban a la altura de las características a las que se quería llegar.

El problema fundamental era como saber el comportamiento del lodo más los nuevos

químicos a una profundidad tal, en donde las presiones y las temperaturas del yacimiento fueran

muchos mayores a las que acostumbraban trabajar. Ya para ese entonces existían filtros prensa

de baja y alta presión, los cuales simulaban una presión mucho mayor a la de 1 atm., pero aun así,

no se podía simular la temperatura de formación. Hubieron otras alternativas, calentar las muestras

de lodo primero en un horno a una temperatura que simulara la deseada, y luego introducir la

muestra en los filtros prensa de alta presión para poder simular todo el proceso completo. En vista

a estos inconvenientes, nació la idea de crear un instrumento que pueda simular la presión y

temperatura de un yacimiento para poder ver como actuaba el fluido de perforación junto con los

químicos y así tener pruebas más exactas para aplicarlas al pozo y tener mejores resultados de

producción. Sin este equipo no se sabría como actuaría el fluido a esa profundidad y no se podría

extraer el crudo sin causar daños tanto en la formación como en los equipos.

3.1. IMPORTANCIA DE UN FILTRO PRENSA HPHT

Un Filtro Prensa HPHT es de suma importancia para el Laboratorio de Petróleos, los

estudiantes de la carrera realizan las prácticas de fluidos cada semestre, con el fin de capacitarse



con los diferentes equipos y con los cálculos de las diferentes propiedades de los fluidos de

perforación.

En dicho laboratorio, las pruebas de volúmenes de filtrado y revoques, se la realiza

utilizando el Filtro Prensa API, que se basa en realizar una prueba de lodo a diferentes presiones

pero a una temperatura constante, una temperatura de ambiente. El Filtro Prensa API no tiene la

capacidad de inducir calor para variar la temperatura del fluido.

Cuando se realiza una prueba de filtrado con el Filtro Prensa API, el estudiante tiene una

idea un tanto clara sobre cómo reaccionaría el lodo al entrar en contacto con las formaciones

permeables, pero no del todo clara, ya que la temperatura influye mucho en la variación de las

propiedades del fluido.

Sabiendo que los pozos perforados en Bolivia alcanzan normalmente los 5000 - 6000 pies

de profundidad, es completamente lógico suponer que la temperatura de ambiente no se

mantendrá constante durante la perforación.

Con la habilitación y puesta en marcha del Filtro Prensa HPHT, el estudiante, al momento

de hacer la práctica con el equipo, podrá realizar las pruebas simulando no solo presiones de

yacimiento, sino también las altas temperaturas del yacimiento. De esta manera, podrá obtener

datos más reales y cercanos a la realidad, el revoque obtenido será un revoque mucho más

parecido al revoque en condiciones reales de campo.

Es necesario que el estudiante de la carrera de Ingeniería en Petróleos cuente con un

equipo como este en el Laboratorio, así tendrá un aprendizaje mucho más preciso con respecto al

comportamiento del fluido y sus propiedades tomando en cuenta su variación con la presión y

temperatura; la simulación de las condiciones de yacimiento es muy necesaria para que el

estudiante comprenda al 100% la parte fundamental y más importante de la perforación de pozos

petroleros, el comportamiento del lodo a altas presiones y a altas temperaturas.

3.2. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL EQUIPO

Un filtro prensa es una celda presurizada, en donde se coloca un fluido con el fin de evaluar

las características de filtración del mismo mientras esté estático o en movimiento (para simular

circulación) en la celda de prueba. Este filtro prensa de Alta Presión y Alta Temperatura, es capaz

de simular presión y temperatura de yacimientos, y así ver el proceso del fluido a esas

características, ver su comportamiento y de esta manera poder realizar una evaluación más exacta

sobre lo que se quiere dictaminar.



Un filtro prensa consiste de un cuerpo cilíndrico llamado también cámara, en donde se

introducirá una celda de acero con el fluido a examinar. Un medio para sellar el cilindro, que servirá

también como base para insertar el dispositivo que generará la presión al sistema, un termostato

para regular la temperatura, un orificio para incrustar un termómetro con el fin de controlar la

temperatura, un tubo de ensayo para recolectar la pérdida de filtrado y finalmente un soporte o

base que sostendrá todo el sistema.

Ya que este equipo fue diseñado para trabajos en laboratorios de campo, las capsulas de

presión Dióxido de Carbono son las más utilizadas; el Nitrógeno es utilizado comúnmente para el

equipo de 500 ml debido a su volumen, pues necesita más gas para conducir la prueba. Todo esto

se gradúa cuando se establecen los parámetros del tipo de prueba que se vaya a realizar.

La temperatura se ajusta mediante una perilla adjunta al termostato. La temperatura en la

celda se mide insertando un termómetro en un pequeño orifico al costado. La temperatura se

gradúa en una escala del 1 al 10 para que luego que el termostato haya sido ajustado usando el

termómetro, la temperatura deseada pueda repetirse calibrando la perilla en el mismo número. La

celda utilizada en este equipo tiene una capacidad nominal de 175 ml (capacidad exacta de 173.3

ml) para almacenar el fluido a estudiar.

Dentro de la celda se colocan filtros de papel y filtros de aluminio con el fin de dejar pasar el

fluido y sostener la costra de lodo que se formara. La tapa de la celda contiene aislantes de

presión, y la tapa de la cámara consta con aislantes mucho más fuertes para prevenir la

despresurización del sistema.



FIGURA: EQUIPO DE FILTRO PRENSA, ALTA PRESION - ALTA TEMPERATURA (HPHT)



FIGURA: CARACTERÍSTICAS DE FILTRO PRENSA, ALTA PRESION - ALTA TEMPERATURA (HPHT)

La capacidad de la celda de lodo es de 160 ml con una superficie de filtro de 3,5

plg2. El receptor de filtrado tiene una capacidad de 15 ml, y se puede usar un tubo de

vidrio para una contrapresión de hasta 100 psi. Si se usa una contrapresión mayor, el tubo

de vidrio debe ser reemplazado por un tubo de acero inoxidable.



Una vez que el equipo haya alcanzado una temperatura de 300°F se aplica una

presión de 600 psi en la parte superior del equipo y en la parte inferior, donde se coloca el

tubo de contrapresión, una presión de 100 psi para tener una presión diferencial de 500

psi en el sistema durante 30 min.

Transcurrido ese tiempo, se descarga el filtrado dentro del cilindro graduado y se

lee la indicación de volumen. El valor a registrar debe ser el doble de la indicación.

Estas pruebas se realizan bajo los procedimientos del Instituto Americano del

Petróleo (API).

3.4. EQUIPOS

Filtro de Alta presión – Alta temperatura

Cilindro Graduado 10 cc

Papel filtro Whatman 50

Cronómetro

3.5. PROCEDIMIENTO: TEMPERATURAS < 300º F (149º C)

1. Conecte la camisa de calentamiento al voltaje apropiado. Coloque un

termómetro en el receptáculo y recaliente la camisa hasta 10o F (6o C) por encima de la

temperatura de prueba seleccionada, mantener esta temperatura ajustando el termostato.

Se encenderá una luz piloto cuando la camisa de calentamiento se encuentre a la

temperatura deseada, lo cual ha sido seleccionado por la perilla de control del termostato.

2. Agitar la muestra de lodo por 10 minutos. Con la celda invertida, llenar con

fluido dejando aproximadamente 1 " del tope del O – rings de la celda.

3. Instale un O-Ring en la celda y otro en la ranura de la tapa de la celda.

Además coloque una delgada capa de grasa de silicona sobre todos los O-Rings



4. Colocar un papel filtro de 2 1/2 " de diámetro hasta llegar a la muesca del O

– rings

5. Colocar la tapa, empujando lentamente asegurándose que los huecos de

los tornillos de ajuste de la tapa se emparejen. (Tipo allen)

Nota: Si los huecos de los tornillos de ajuste de la tapa de la celda están

deformados, existe la posibilidad de fallas debido a stress y, en tal caso, la tapa debería

ser reemplazada.

6. Apretar los tornillos de seguridad firmemente.

7. Enroscar la válvula de aguja de salida y cerrarla

8. Invertir nuevamente la celda y colocarla en la chaqueta de calentamiento

con todas las válvulas de agujas cerradas hasta que encaje en el retén interno de la

chaqueta y quede bien ajustada en ella.

9. Conecte el ensamble de presurización a la válvula de vástago superior y

bloquéela en su lugar, con la chaveta de retención. Conecte el recibidor de contrapresión

en el ensamble, sobre la válvula de fondo y también bloquéela en su lugar con la chaveta

de retención.

10. Colocar el cartucho de CO2. Realizar la misma operación con la unidad

reguladora de presión superior e inferior.

11. Aplique 100 psi (690 kPa) en ambas unidades, con las válvulas cerradas.

Abra la válvula superior y aplique presión al fluido, mientras calienta hasta la temperatura

seleccionada.

12. Incrementar la presión de la válvula de aguja superior hasta 600 psi y abrir

la válvula inferior un 1/4 de vuelta, cuando la temperatura de la prueba es alcanzada.

Aquí comienza la prueba de filtración. Usar como guía las siguientes especificaciones.



13. Filtrar durante 30 minutos mientras la temperatura es mantenida a ± 5°F (±

3°C) de la temperatura de ensayo y manteniendo la presión.

Precaución: Si la presión del fondo sube 20 psi (138 kPa) por encima de la

presión especificada durante la prueba, purgar con cuidado la presión drenando una

porción del filtrado del receptor a un cilindro graduado.

14. Drenar filtrado en un cilindro graduado, cada vez que el manómetro inferior

marque una división por encima de 100 psi y así sucesivamente hasta que se cumplan los

30 minutos que exige la prueba.

15. Al final de la prueba, cierre las válvulas superior e inferior, desenrosque el

tornillo en T y purgue la presión de ambos reguladores.

Nota: La presión en la celda de filtración aún será de unos 500 psi (3448 kPa).

Mantenga la celda en posición vertical y enfríe hasta la temperatura ambiente.

16. Sacar el remanente de filtrado que pudo haber quedado en el tubo

recibidor.

17. Corrija el volumen de filtrado total recolectado con respecto al área

standard del filtración, que es de 7.1 plg2 (45.8 cm2), lo cual se realiza multiplicando por 2

el volumen de filtrado colectado en 30 minutos. Registre el volumen de filtrado total

(multiplicado por 2), la temperatura, presión y tiempo.

18. Con sumo cuidado, para recuperar el papel de filtro y el revoque

depositado, coloque la celda a enfriar colocando verticalmente hacia arriba. Deseche el

fluido dentro de la celda, a menos que se lo requiera para posteriores ensayos, y

conserve el revoque del filtrado Lave el revoque depositado sobre el papel de filtro con

una suave corriente de agua. Mida y reporte el espesor del revoque más cercano a 1/32

plg (0.8 mm).

19. Limpie y seque el aparato profundamente, luego de cada uso.



4. CALCULOS

HOJA DE DATOS EXPERIMENTO Nº 5

FILTRO PRENSA ALTA PRESION - ALTA TEMPERATURA (HPHT)

Alumno(a) : TOLA MAYTA LIMBERG .................. Fecha: 12/06/2013

FILTRADO TOTAL

TEMPERATURA(F) PRESION(PSI) TIEMPO(MIN) ESPESOR DEL REVOQUE(MM)

MEDIDA 0,85ML 300 500 30 0,8

Comparando los datos con los obtenidos anteriormente del laboratorio de prensa api se

tiene los siguientes datos:

Vf= 9,5 ml para un espesor de revoque de; 0.1mm

Vf= 0.85 ml para un espesor de revoque de; 0.8mm

Se puede ver la diferencia de filtrados donde en la prensa api se tiene más filtrado que en

la prensad de HTHP, así como también se nota la gran diferencia de espesores

calculados durante el experimento.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

En la medición de los volúmenes de filtrado, se debe de usar una probeta bien

graduada y que no muestre errores de paralelaje al medir el nivel de liquido

filtrado.

API

PREPRENSA

API HPHT



En el laboratorio se vio la gran diferencia de trabajar con presiones y temperaturas

altas lo cual nos da un indicio de condiciones del pozo en forma real dando así un

valor representativo de filtrado y revoque.

En los cálculos nos dimos cuenta de la gran variación obtenida en laboratorio al

observar diferencias grandes de los valores de filtrado y revoque , demostrando

con esto que los valores del filtro prensa HPHT son más cercanos a la realidad

que el filtro prensa API.

La pérdida de filtrado no debería ser considerada como un valor absoluto. Más

bien, debería ser considerada simplemente como una indicación de las

propiedades de filtración del lodo en el pozo. Debido a que muchas variables

afectan las propiedades de filtración, es imposible pronosticar la pérdida real de

fluido a la formación a partir de las pruebas estáticas. Los registros de pozos de

referencia son las mejores herramientas para determinar el nivel de control de

pérdida de filtrado requerido para perforar un pozo determinado de manera segura

y con éxito.

6. CUESTIONARIO

Ya que en la nueva guía no se tiene un cuestionario se podría aconsejar las

siguientes preguntas acerca de los gentes de control de filtración:

Considerar los siguientes factores:

1. ¿Se puede usar en presencia de calcio?

2. ¿Se puede usar en altas concentraciones de sal?

3. ¿Funcionará a la temperatura requerida?

4. ¿Producirá algún cambio inaceptable de la viscosidad?

5. ¿Soportará al material densificante con una cantidad mínima de sólidos?

6. ¿Es económico para la operación en particular?

7. ¿Es el agente más eficaz bajo las circunstancias consideradas?



6.1. ANEXOS:



Instalación del equipo

Muestra del equipo a utilizar

7. BIBLIOGRAFIA

Guia De Fluidos De Perforacion Y Laboratorio

Guia De Laboratorio

Fredy Guarachi Laura

MANUAL DE FLUIDOS DE PERFORACION

Instituto Americano Del Petróleo,Dallas,Texas.

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