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Sus puntos están sombreados con el mismo color de sus
nombres.
Leidy
Maria
Gian Piero
Maria Jose
Gilberto
Andrea
Hidráulica de los Fluidos.
El ingeniero de lodo tienen que realizar diversas pruebas que le
permitan
conocer el comportamiento del fluido en diversas condiciones,
principalmente
estas pruebas son en laboratorio, es por ello que las
herramientas que utiliza
deben ser lo más precisa para poder predecir su comportamiento
en el pozo y
generar análisis cualitativos y cuantitativos, podríamos
mencionar que los
análisis reológicos e hidráulico pueden ser más apreciativos
usando las
siguientes herramientas de laboratorio como son los
viscosímetros rotativos de
indicación directa son instrumentos de tipo rotativo
accionados por un
motor eléctrico o una manivela. El fluido de
perforación está contenido
dentro del espacio anular entre dos cilindros
concéntricos. El cilindro
exterior o manguito de rotor es accionado a una
velocidad rotacional
(RPM – revoluciones por minuto constante. !a rotación
del manguito de
rotor en el fluido impone un tor"ue so#re el #alanc$n
o cilindro interior. %n
resorte
de torsión limita el movimiento del
#alanc$n & su despla'amiento
es indicado por un cuadrante acoplado al
#alanc$n.
Otro instrumento que podemos mencionar son los que puede
caracterizar es la propiedad de filtración o formación de
paredes de un lodo es
determinada con un filtro de prensa. La prueba consiste en
determinar la
velocidad a la cual se fuerza un fluido a travs del papel
filtro. Esta prueba es
realizada ba!o condiciones de tiempo, temperatura y presión
especificadas.
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"espus de la prueba se procede a medir el espesor del revoque
sólido que se
ha asentado.
Filtro de prensa Este instrumento consta de una celda de lodo,
un regulador
de presión y un medidor montado encima de la ca!a de transporte
o en la parte
superior de la unidad de laboratorio móvil. #e usa un adaptador
de
acoplamiento para conectar la celda al regulador, simplemente
introduciendo el
empalme macho a la celda dentro del empalme hembra del filtro
prensa y
dando un cuarto de vuelta en sentido horario. $lgunas celdas no
tienen este
dispositivo de cierre y son simplemente introducidas dentro del
acoplamiento
apropiado. La celda se cierra en la parte inferior con una tapa
provista de una
tela metálica, colocando la tapa firmemente contra el papel
filtro y girando hacia
la derecha hasta que quede apretada a mano.
La prueba de filtrado $%& es realizada a temperatura
superficial y a
presión de '(( psi, y los resultados se registran como n)mero de
mililitros
perdido en *( minutos.
Retorta de lodo +iene la capacidad de calefacción en el horno-
para
determinar la cantidad de líquidos y sólidos contenidos en un
fluido de
perforación. o se recomienda el uso de retortas calefactoras de
sonda interna.
El uso de este instrumento puede garantizar un volumen correcto
cuando se
coloca la muestra de lodo dentro del vaso y se a/ade la tapa
para e0pulsar
parte de líquido.
La muestra calentada hasta que los componentes líquidos se
vaporicen. Los
vapores pasan a travs de un condensador y se recogen en un
cilindro
graduado en porcenta!es. Los sólidos suspendidos y disueltos
son
determinados restando de '((1 o leyendo el espacio vacío en la
parte superior
del cilindro.
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)u$mica de las *rcillas.
2n entendimiento riguroso de las arcillas puede ser la
herramienta más
valiosa del ingeniero de lodos. La arcilla puede ser a/adida
intencionalmente, o
puede entrar en el lodo como contaminante importante mediante la
dispersión
de los sólidos de perforación. En cualquier caso, la arcilla se
convierte en una
parte activa del sistema. Es necesario entender la química
básica de las arcillas
para controlar correctamente los lodos base agua. La química de
las arcillas
tambin es importante en lo que se refiere a las interacciones
entre los lodos
base agua y las lutitas que afectan la estabilidad del pozo.
#i bien el tama/o coloidal de sus partículas hace que todas las
arcillas
sean activas en lodos de base agua, el grado de actividad varía
de una a otra.
%or consiguiente, tambin varía el efecto viscosificante de
diferentes arcillas. El
rendimiento $%& de las arcillas se define como el n)mero de
barriles de lodo de
'3cps que se pueden producir por la adición de una tonelada de
arcilla seca aaguadulce 4las atapulguitas se eval)an en agua
saturada de sal5. La viscosidad
a que nos estamos refiriendo aquí es la viscosidad aparente del
lodo, que se
obtienen tomando la mitad de la lectura a 6(( rpm en el
7iscosímetro 8$
79. :omo muestra la figura, '3 cps es un valor crítico. Las
adiciones de arcilla
e!ercen poco efecto sobre la viscosidad hasta que uno se acerca
a ese punto;
de ahí en adelante, peque/as adiciones producen marcados efectos
sobre la
viscosidad. Las arcillas más activas son las montmorilonitas y
las atapulguitas
La
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agregarles al lodo de base agua un inhibidor de arcillas para
evitar que estas
se e0pandan al entrar en contacto con el fluido de
perforación.
La montmorilonita cálcica, a menudo llamada sub=bentonita, se
hincha
hasta dos o cuatro veces su volumen seco original al ponerla en
agua dulce. La
sub=bentonita se utiliza a veces para me!orar la distribución de
tama/o o
partículas en los lodos con el ob!eto de reducir la prdida de
filtrado. La
bentonita rinde >( a '(( barriles por tonelada 4en agua
dulce5, mientras que la
sub=betonita rinde solamente ?( a3( bbl@ton. La montmorilonita
está compuesta
de láminas planas y delgadas innumerables. :ada una de esas
láminas tiene
tres capasA una laminilla de al)mina con do laminillas de sílice
dispuestas como
un emparedado 4sándBich5. $ menudo, por efecto de los agentes
atmosfricosy del tiempo, el silicio en las laminillas e0ternas ha
sido reemplazado por
aluminio trivalente, y el aluminio de la laminilla interna ha
sido reemplazado por
un metal bivalente, como el magnesio. Esta sustitución da por
resultado que la
lámina o plaqueta global tenga un fuerte desbalance negativo, el
que es
parcialmente compensado por cationes como el ao el :a que
mantienen
flo!amente unidas las laminillas entre sí. Estos cationes de
ligadura determinan
el tipo de la montmorilonita. #i embargo, son reemplazables por
otros cationes.En particular, los iones sodio de la bentonita
pueden ser reemplazados por
iones calcio, lo que la convierte en sub=bentonita, con la
consiguiente reducción
en su habilidad para retener agua.
$rcilla es un trmino amplio que se usa com)nmente para
describir los
sedimentos, suelos o rocas compuestos de partículas minerales y
materia
orgánica de granos e0tremadamente finos. 2n buen e!emplo son las
arcillas 4a
veces llamadas arcillas tipo gumbo- Carcillas plásticasD5
encontradas en los
!ardines o a lo largo de las riberas. Estas arcillas son
frecuentemente blandas y
plásticas cuando están mo!adas, pero se vuelven duras cuando
están secas.
Esta propiedad física de blanda cuando mo!ada, dura cuando seca-
se puede
relacionar con la presencia de ciertos minerales arcillosos.
$rcilla tambin se
usa como trmino general para describir las partículas que tienen
un diámetro
inferior a micrones, las cuales incluyen la mayoría de los
minerales arcillosos.
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Los minerales arcillosos son minerales de silicato alumínico de
granos
finos que tienen microestructuras bien definidas. En la
clasificación
mineralógica, los minerales arcillosos están clasificados como
silicatos
estratificados porque la estructura dominante se compone de
camas formadas
por capas de sílice y al)mina. :ada capa consta de una
estructura laminar y
delgada, llamada capa unitaria. %or e!emplo, un mineral de
silicato estratificado
típico sería la mica o la vermiculita, las cuales pueden
separarse en capas finas
a lo largo de los planos de cliva!e. La mayoría de los minerales
arcillosos tienen
una morfología laminar. #eg)n las unidades repetidas de la
estructura, los
minerales arcillosos tambin se pueden clasificar de acuerdo a la
relación de
capas de sílice a capas de al)mina, además de si estos minerales
arcillosos
son estratificados o en forma de agu!a.
En la industria de fluidos de perforación, ciertos minerales
arcillosos
tales como la esmectita, uno de los principales componentes de
la bentonita,
son usados para proporcionar viscosidad, estructura de gel y
control de filtrado.
Las arcillas de la formación se incorporan inevitablemente en el
sistema de
fluido de perforación durante las operaciones de perforación y
pueden causar
varios problemas. %or lo tanto, los minerales arcillosos pueden
ser beneficiososo da/inos para el sistema de fluido.
El trmino bentonita se usa para describir la montmorillonita
sódica
e0plotada comercialmente 4la cual constituye una forma de
esmectita5 que se
usa como aditivo para el lodo de perforación. 9eológicamente, la
bentonita es
una capa de ceniza volcánica alterada. La bentonita es un
e0celente agente
reductor de prdida de filtrado. Las partículas hidratadas de
bentonita se
deforman bastante fácilmente. Las láminas de la partícula
hidratada se
superponen entre sí contra la pared del pozo durante la
filtración. El revoque
que se produce es resistente, delgado, compresible y muy eficaz
para reducir la
invasión de filtrado hacia las formaciones. La bentonita es
siempre algo )til en
reducir la prdida de filtrado, a)n cuando no se hidrate. Eso se
debe al tama/o
coloidal de sus partículas y a su forma de plaquetas planas.
:uando se flocula
un lodo de agua dulce, la bentonita no contribuye mucho al
control de prdida
de filtrado.
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!a atapulguita es una arcilla con estructura catenaria,
formada por un
alumino=silicato de magnesio hidratado cuya aplicación principal
en lodos ha
sido la de viscosificante para lodos que contienen demasiada sal
para que la
bentonita se pueda hidratar en forma apropiada. Es un e0celente
viscosificante
pero, a diferencia de la bentonita, no contribuye al control de
filtrado. 2na
buena atapulguita rinde unos '3( bbl@ton.
Las especificaciones del $%& requieren que la atapulguita
rinda por lo
menos '((bbl@ton en agua saturada de sal. La humedad no debe
e0ceder del
'61 y no debe quedar retenido más de F1 en un análisis de
granulometría
h)meda realizada con un cedazo de malla ((.
La atapulguita no capta agua intersticial como lo hace la
bentonita. %or
consiguiente, no se hidrata de la misma manera y los
polielectrolitos 4así como
los dispersantes5 no tienen el mismo efecto que en los sistemas
con bentonita.
"ebido a sus peque/os tama/os de partículas, las arcillas y
los
minerales arcillosos son analizados con tcnicas especiales tales
como la
difracción de rayos G, la absorción infrarro!a y la microscopia
electrónica. La
:apacidad de &ntercambio :atiónico, la adsorción de agua y
el área superficialson algunas de las propiedades de los minerales
arcillosos que suelen ser
determinadas para lograr una me!or caracterización de los
minerales arcillosos
y minimizar los problemas de perforación.
+ontrol de Presión.
:omo se mencionó anteriormente, una función básica del fluido
de
perforación es controlar las presiones de la formación para
garantizar una
operación de perforación segura. +ípicamente, a medida que la
presión de la
formación aumenta, se aumenta la densidad del lodo de
perforación agregando
barita para equilibrar las presiones y mantener la estabilidad
del agu!ero.
&mpidiendo que los fluidos de la formación fluyan hacia el
pozo y que los fluidos
de formación presurizados causen un reventón. La presión que
e!erce el fluido
de perforación mientras está estática 4no circulando5 se llama
presiónhidrostática y depende de la densidad 4peso del lodo5 y de
la %rofundidad
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7ertical 7erdadera 4+7"5 del pozo. #i la presión hidrostática de
la columna de
fluido de perforación es igual o superior a la presión de la
formación, los fluidos
de la formación no fluirán dentro del pozo.
*l mantenerse un po'o ,#a-o control frecuentemente se
menciona
como un con-unto de condiciones #a-o las cuales ning/n fluido de
la
formación flu&e dentro del po'o. Pero inclu&e
situaciones en las "ue
permite "ue los fluidos de la formación flu&an dentro del
po'o #a-o
condiciones controladas.
La presión hidrostática tambin controla los esfuerzos adyacentes
al
pozo y que no son e!ercidos por los fluidos de la formación. En
las regiones
geológicamente activas, las fuerzas tectónicas imponen esfuerzos
sobre las
formaciones y pueden causar la inestabilidad de los pozos,
aunque la presión
del fluido de la formación est equilibrada.
2no de los mtodos más eficaces y que posee normativas más
específicas al controlar las presiones, es por el medio de
#istema de control
Hidráulico, ya que es el con!unto de equipos que suministran la
energía para la
operación de las preventoras y la válvula de control remoto
4H:I5, a travs de
un fluido hidráulico a presión. "ebe estar equipado con un
sistema hidráulico
de mane!o con capacidad para suministrar 0.1 veces el volumen
necesario
para cerrar todas las preventoras con una presión m$nima de 233
lppc por
encima de la presión de precarga.
$demás debe tener un sistema de apoyo independiente del
sistema de
energía primario, con capacidad suficiente para cerrar todos los
preventores y
mantenerlos así; una estación de control remoto localizada en la
mesa de
perforación, en un lugar accesible y una estación maestra de
control ubicada
le!os del equipo de perforación, en un sitio seguro y de fácil
acceso.
4om#as de 5peración #on necesarias por lo menos dos 45
bombas
independientes, con capacidad para descargar hasta 3((( lppc
y
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mane!ar el volumen mínimo necesario ya descrito, presionando
el
sistema operativo a '(( lppc en dos 45 minutos.
Reguladores de Presión El sistema debe estar dotado de
reguladores
para no sobrepasar la presión má0ima de dise/o del
acumulador,
incluido el factor de seguridad.
Estación Maestra de +ontrol En un sitio seguro, de fácil acceso
en
caso de una emergencia y donde no se prevea el drena!e de la
localización. La distancia al con!unto de preventoras debe ser
prudente.
Estación de +ontrol Remoto El fundamento de este panel debe ser
su
fácil acceso por parte del perforador y que contenga el n)mero
suficiente
de controles para operar cada uno de los componentes de las
preventoras y la válvula hidráulica.
:uando un pozo está en una situación que requiera un
intervención para
controlar por completo sus presiones se utiliza el recurso que
es el de matar un
pozo, los cuales tienen una serie de procedimientos que genera
prdidas en el
proyecto del pozo. Es por ello que los fluidos de perforación
son tan esenciales
al momento de proceder a matar un pozo para controlar las
presiones.
Es por ello que una ve' cerrado el po'o & 6ec6as las
lecturas de
presiones de cierre7 "ue de#en ser lo más precisas posi#le7
puesto "ue
con ellas se van a determinar los parámetros para matar el po'o7
se
decide cuál es el método para matarlo.
*ntes de descri#ir los métodos más usuales daremos algunas
o#servaciones importantes
8 En caso de no conocerse ni las tasas de #om#eo ni las
presiones
reducidas7 de#e usarse la tasa & presión a 93 golpes por
minuto de la
#om#a.
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8 :i las presiones & tasas de #om#eo reducidas son mu&
altas7 la
eficiencia de la #om#a se puede reducir sacando una o dos
válvulas de
succión de la #om#a
El Parámetro de +irculación Reducida se refiere a los datos
utilizados
para las operaciones de matar el pozo. #on el n)mero de golpes y
la presión
obtenidas en condiciones normales, con la bomba solamente
embragada. Es el
equivalente a las prdidas por fricción en el sistema.
#in embargo, al momento de matar un pozo se puede usar tres
mtodos
que sonA Esperar y %esa, %erforador y :oncurrente, pero todos
estos tienen un
principio básico que es el de mantener la presión del fondo del
pozo constante
en un valor igual o ligeramente superior a la presión de la
formación.
