Control De Solidos Sammy

CONTROL DE SOLIDOS

ALUMNO: TAPIA BALDOCEDA SAMMY CHRIS PROFESOR: ING. CANTO ESPINOZA MIGUEL

INTRODUCCIÓN Uno de los problemas principales que disminuye la eficacia del lodo es el contenido de partículas de gran tamaño provenientes de la formación al ser cortada por la broca .Las cuales van contenidas en los fluidos de perforación

luego de regresar hacia la

superficie por el espacio anular. Estas partículas o también llamado comúnmente en la industria como sólidos pueden disminuir la eficacia del lodo alterando en forma significativa algunas propiedades que requiere el lodo para cumplir con sus funciones dentro de la perforación. Es por esto que mediante avances basados en la en el sector minero los cuales usaban mecanismos para remover los recortes de su perforación. Pero teniendo que adecuarlos a nuestra industria por obvias razones ,llegando así a la actualidad a la construcción de diversos

mecanismos

para

la

industria

de

lodos

tales

como

las

“ZARANDAS” ,”DESARENADORES O DESANDER” y otros. Cada de uno de estos equipos mecánicos tienen un método y también un tipo de partícula que debe remover es decir se diferencian por el tamaño de partícula que remueve y por el método que usa para removerlos. El contenido de sólidos afecta la mayor parte de propiedad de los lodos, incluyendo la densidad, la resistencia del gel, la perdida de fluido y la estabilidad a la temperatura. Las propiedades químicas que adquiere el lodo debido a su composición es de gran importancia es por esto que se realiza una titulación de este.

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OBJETIVOS El objetivo principal de este laboratorio es analizar el contenido de sólidos y así demostrar que teniendo un buen sistema de control de sólidos se conseguirá una mayor eficiencia de remoción de sólidos perforados con la finalidad de minimizar lo mejor posible la perdida de los líquidos, por esto dentro de la perforación los desechos son primeramente almacenados, tratados y finalmente puesto al medio ambiente cumpliendo los reglamentos establecidos. Ver que con un buen sistema de control de sólidos se necesita de tener medios mecánicos para remover y separar los sólidos. Analizar también como varía el tipo de movimiento y la formas relimpieza de los equipos mecánicos usados. Ver el porcentaje de sólidos presente en el lodo preparado dentro del laboratorio. Ver el contenido de arena en porcentaje y en volumen presente en el lodo preparado dentro del laboratorio. Determinar el tamaño de las partículas de arcilla (barita) en porcentaje de peso. Según norma API debe de ser: Malla de 200: Máximo de 3% Malla de 325: Mínimo de 5% y máximo de 15% Analizar químicamente el lodo para poder controlar las propiedades físico-químicas del lodo en las operaciones de la perforación.

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FUNDAMENTO TEÓRICO Características de los Sólidos: Los sólidos se caracterizan de la siguiente manera: 

Tamaño: recortes ,arenas ,silt y otros



Gravedad específica(densidad):baja y alta

Clasificación de Sólidos: Los sólidos pueden ser clasificados de diferentes

maneras,

dependiendo de algunos factores tendremos: 1.

Gravedad especifica o densidad: -Sólidos de alta gravedad (material densificante). -Sólidos de baja gravedad (sólidos comerciales y ripios). 2.

Tamaño de partícula: -Recortes (partículas descargadas por las zarandas) -Arena API (Partículas mayores a los 74 micrones) -Silt o Limos (Partículas de 2 a 74 micrones) -Coloidales (Partículas menores a 2 micrones)

3.

Sólidos Activos: -Arcilla y bentonita.

4.

Sólidos inerte: -Arenas y baritina

5.

Sólidos no comerciales Equipos Mecánicos: Los equipos modernos de perforación están equipados con diversos dispositivos de remoción mecánica de sólidos cada uno con uno con un proyecto en particular y con una función específica. Mallas: Este equipo va dentro de una Zaranada separadora; y su uso es muy sencillo pues es lodo atraviesa dicha malla con ciertos tipos de movimiento separando así las partículas de mayor tamaño y dejando pasar la fase liquida junto con las partículas pequeñas.

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Mesh: Esta definido como el número de aberturas que se pueden contar en una pulgada lineal.

Contaminantes de los Lodos a Base de Agua: La composición y tratamiento de los fluidos de perforación a base agua depende de los materiales que se encuentren o agreguen intencionalmente durante las operaciones de perforación. Casi todo material podrá ser considerado contaminante en uno u otro caso. En términos generales, un contaminante es cualquier sustancia que pueda causar propiedades indeseables al lodo

.Algunos contaminantes pueden ser esperados de

antemano y hacer el tratamiento previo adecuado. Este tratamiento es de gran ayuda al no ser en exceso y al no crear efectos adversos en las propiedades del lodo. Otros contaminantes

son inesperados tal como aquellos que resultan de pequeñas

infiltraciones o acumulaciones de contaminantes. Eventualmente, el contaminante mostrará su efecto al crear un cambio en las propiedades del lodo. Este cambio generalmente rápido, ocurre casi siempre cuando el lodo se encuentra más vulnerable como es el caso de la deficiencia progresiva de defloculante. Si se sabe como un compuesto químico reacciona con el agua , se tiene entonces una buena indicación de como ha de reaccionar dentro de un lodo. Debido al gran número de complejos orgánicos y arcillas en un fluido de perforación, no es sorprendente el que las predicciones de la reacción de un químico en ellos, basada en su comportamiento con el agua, sean a veces algo erradas. Debido a esto tiene igual importancia el sentido común y los conocimientos químicos en el mantenimiento de un buen fluido de perforación.

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Sistemas de control de sólidos. Breve descripción del equipo eliminador de sólidos utilizado en los equipos de perforación. 1.- Triple Tandem. Equipo suministrado por PEMEX como primer frente de separación. Equipo utilizado para eliminar recortes de mayor tamaño, arcillas reactivas y gravas. 2.- Tres (3) vibradores (capacidad de 1,500 GPM) Alto impacto para gastos supriores a 1,000 GPM Modelos LCM 2D/CM2 (cascada) LCM 2D, LM3 o King cobra. Estos actuaran como un segundo frente de eliminación, de sólidos perforados, eliminando partículas de 56 micrones en adelante, se utiliza la canasta de alto impacto de limpia lodos como un cuarto o tercer vibrador en casos de emergencia y/o contingencias. Limpiador de lodo. Modelo LCM 2D/CMC, KING COBRA. Figura 8.7.2. Consta de un desarenador compuesto de dos conos de 12‖ y un desarcillador dotado de 16 conos de 4‖ con capacidad total de manejo de 1000 GPM. La descarga pesada de los conos cae a un vibrador de alto impacto, el cual puede finalmente remover partículas desde 44 micrones en adelante. En las etapas finales de perforación, debido a la gran cantidad de finos existentes en el lodo por efectos de degradación no es recomendable el uso de este equipo, ya que aparte de existir un alto grado de partición de partículas por abrasión tanto en las bombas como en los conos, un porcentaje separado en los hidrociclones cae a la malla del vibrador y retorna al fluido de perforación debido a la diferencia de corte de partículas (24 en conos y 44 en malla 325).

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En caso que se use mallas más cerradas existe una mayor pérdida de material de lodo (barita) y fluido de impregnación. En estas etapas se recomienda el uso de las centrífugas en serie para recuperar el material pesante y limpiar continuamente el fluido del material ultra fino, lo cual evita una degradación continua de partículas teniendo muchas veces que desechar o cambiar el fluido. Centrifuga de alta. Modelo HS–3400.- Usada todo el tiempo como eliminadora de sólidos finos, utilizada para remover sólidos de 2 micrones en adelante. Las centrifugas adicionales están disponibles para realizar deshidratación del lodo (dewatering) en las etapas con lodo base-agua. En tal caso solo se tiene que utilizar un tanque de (6 m³) con agitación adicional para la preparación y mezcla del químico floculante. Los sólidos producidos por las centrifugas debido a sus características de tamaño son descargados directamente a las góndolas, salvo el caso de la barita recuperada que regresa al sistema de lodos en las presas. Mientras que los afluentes líquidos siempre regresan a las presas de lodo. Propuesta de mallas a usar en las diferentes etapas. Las mallas que se utilizan van desde tamaños de 20 hasta 325 mesh para cada uno de los vibradores. Estas cumplen con las especificaciones y características de innovación con el fin de ofrecer un mayor tiempo de vida útil, mayor confiabilidad, mayor rendimiento y una mayor área de trabajo que garanticen una alta eficiencia en el cumplimiento de mantener las propiedades originales del fluido de perforación. El tamaño de malla a utilizar tanto en los vibradores de alto impacto como en el limpia lodos va a depender de muchos factores inherentes a los cambios de las condiciones de perforación entre las que se incluyen: Tipo de barrena utilizada. El volumen o caudal de circulación. Reología del fluido de perforación. Características de las formaciones perforadas. Inhibición del fluido base agua. Página 2

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Manejo y control de los recortes de perforación. Deshidratador de recortes (tornado). Centrifuga cónica rotatoria utilizada para recuperar fluidos de impregnación y contaminación de los recortes, ofreciendo valores menores al 20% de líquidos totales en los recortes descargados a la góndola. El fluido recuperado de acuerdo a sus características y análisis efectuado se regresa al sistema de lodos en las presas previa centrifugación del mismo. Capacidad de proceso hasta 35 ton/hora. El equipo se utiliza tanto en las etapas de base agua como en las de emulsión inversa.

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Utilizada durante toda la perforación del pozo. Esta centrifuga se instala de manera que pueda usarse como recuperadora de material pesante (barita) o como eliminadora de sólidos finos. Lo anterior resulta de gran utilidad sobre todo cuando se tiene que reducir el peso del lodo sin tener que usar volúmenes adicionales de dilución, en este equipo se remueven partículas desde 5 micrones en adelante.

Medidas preventivas para evitar un impacto al medio ambiente. Los fluidos de Perforación y Mantenimiento de Pozos tiene incorporados una variedad de productos y materiales químicos (sólidos y líquidos), que pueden resultar peligrosos en su manejo, causando daños tóxicos, respiratorio, visuales y quemaduras. Las medidas preventivas y el equipo de protección personal adecuado deberán aplicarse al momento de manipular, mezclar y tratar estos materiales químicos. El entorno ecológico terrestre y medio ambiente marino debe considerarse uno de los recursos más preciados y comprometidos a preservar. Por lo que los fluidos que se utilizan en los pozos, como los que estos aporten podrán dañarlo. Para evitar lo anterior, deberán respetarse las reglamentaciones nacionales e internacionales relacionados a derrames, el manejo y transporte de los fluidos y principalmente difundirlos a todo el personal. Equipo especial cuando se usan lodos base aceite para prevención de perdidas en la superficie. El equipo y los arreglos especiales al mismo, son de importancia particular cuando se usa un lodo base aceite; en virtud de su costo y de que lodo ―nuevo‖, no se prepara como en el caso del lodo base agua, es esencial mantener en un mínimo las pérdidas en la superficie. -

Tener instalada válvula inferior en la flecha (Macho Kelly), que evitara el tirar de lodo por cada conexión.

-

Vibrador doble con mallas finas, para evitar la acumulación de recortes en el lodo; puede usarse una malla de 30 a 50 en la parte superior y malla 80 en la parte inferior.

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-

Chaqueta de lodos, para evitar pérdidas de lodo cuando se efectúan desconexión de T.P., deberá tener una conexión con manguera flexible en la parte inferior de esta y el otro extremo a la línea de flote.

-

Hules limpiadores de T. P.

-

Vías de drene, instalados alrededor de los petatillos de estiba de T.P., con conexión a la línea de flote.

-

Vías de drene y depósito para desviar el agua de lavado, de las entradas al sistema de lodo, ya que dicha agua perjudica al lodo.

-

Desarenadores de alta presión y centrífugas de decantación que reducen el contenido de sólidos perforados con lodos de baja densidad (1 a 1.38 gr/cc).

-

Cobertizos en las presas, para protegerlas de las lluvias.

-

Charola ecológica, para evitar derrames de lodo.

-

Contenedores.

-

Góndolas para transportar recortes.

-

Instalación de geomembrana en cada componente del equipo.

-

Trascabo para llenar las góndolas de recortes, cuando se limpien presas.

-

Enviar recortes a plantas especializadas.

-

Checar bien los tapones de las presas antes de agregarle el lodo para evitar fugas o filtraciones.

-

Verificar que los equipos de control de sólidos sus descargas estén a los canales recolectores.

-

Mantener el contrapozo, vacío y limpio.

-

Vigilar carga y descarga de las pipas con lodo o diesel, para evitar derrames.

MATERIALES  Porcentaje de Sólidos : Página 2

-Baritina -Bentonita -Agua -Agitador Hamilton -Vasos adecuados donde se agitara el lodo -Tubo centrífugo graduado. -Recipiente apropiado para esta prueba  Granulometría de la baritina y la bentonita : -Baritina -Bentonita -Agua -Agitador Hamilton -Vasos adecuados donde se agitara el lodo -Horno -Balanza analítica

PROCEDIMIENTOS 1era experiencia: Porcentaje de solidos (%) Página 2



Preparar el lodo de la siguiente manera: 22.5 grs, Bentonita + 11.5 grs, Baritina +350cc de agua



Verter la muestra en el recipiente apropiado que tiene una malla mesh y lavamos con agua



Luego.

unimos la boca de

este recipiente con su respectiva tapa, que tiene forma de embudo para poder recoger los sólidos en el tubo centrífugo(tubo de decantación)graduado ,cuando volvamos a lavar con agua



Esperamos que todos los sólidos se precipiten un cierto tiempo

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

Una vez que suceda esto anotamos el porcentaje, ya que el tubo esta graduado.

Arena contenida en el lodo de perforación

Análisis de resultados Para calcular el % en volumen de la arena aplicamos la siguiente fórmula: %V =

volumen de arena ∗100 10 ml

O %V =volumen de arena∗10

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Los porcentajes de volumen de arena obtenidos fueron los siguientes: 1. 22.5gr bentonita + 40gr baritina + 350cc H2O %V =3.5

2. 22.5gr bentonita + 11.5gr baritina + 350cc H2O %V =3.0

3. 22.5gr bentonita + 20gr baritina + 350cc H2O %V =4.5

2da experiencia: Granulometría 

Pesar dos muestras de10 gramos de baritina y dos muestras de10 gramos de bentonita .luego verterlos de la siguiente manera:

10gr bentonita…………….malla 200 10gr bentonita…………….malla 325 10gr baritina………………malla 200 10gr baritina………………malla 325 nota: malla 200….max. 3% malla 325….min.5%

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

Luego vertemos el lodo sobre la malla mesh de 200 y 325 y lavamos la arcilla con agua de caño.



Limpiamos la malla que contiene a los sólidos para poder introducirlos al horno y secar los sólidos lavados.



U n a

vez que los sólidos hayan secado recogemos los sólidos de la malla con una brocha pequeña.

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

Finalmente, pesamos los sólidos en la balanza analítica y anotamos los datos.

Análisis de resultados Para calcular el % en peso de los granos atrapados en las mallas aplicamos la siguiente fórmula:

%W =

masade granos atrapados ∗100 10 gr

O %W =volumen de arena∗10 Los resultados al término del experimento fueron: Baritina 042040 Malla 200: 3.2%

Malla 325: 9.478%.

Baritina Maslerpet lote A12 Malla 200: 2.08%.

Malla 325: 15.40%.

Baritina Producción Malla 200: 5.3%.

Malla 325: 17.7%.

3era experiencia: Método de la Retorta de Lodos Página 2

La retorta se emplea para determinar la cantidad de líquidos y sólidos en el fluido de perforación. Los instrumentos de retorta recomendados son unidades con una capacidad de 10, 20 o 50 cm3, con camisas externas de calentamiento. El fluido se coloca en un contenedor de acero y se calienta hasta que se evaporen los componentes líquidos. Los vapores pasan a través de un condensador y se recogen en un cilindro graduado. El volumen del líquido se mide, mientras que el contenido de sólidos, suspendidos y disueltos, se determina por diferencia.

Equipo de retorta de lodos

Materiales: -

Una retorta de campo Lodo de perforación Petróleo malla de acero Balanza electrónica Cronometro.

Procedimiento: 1.

Limpie y seque el ensamblaje de la retorta y el condensador.

2.

Recoja y prepare la muestra de fluido • Recoja una muestra de fluido

representativa y viértala a través de un embudo Marsh con un tamiz de malla 12. La temperatura de la muestra deberá encontrarse dentro de ±10o F (6o C) de la temperatura a la cual se determinó la densidad del fluido

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• Mezcle muy bien la muestra de fluido para asegurar su homogeneidad, evitando que quede aire atrapado y procurando que no queden sólidos en el fondo del recipiente. Debido al aire o gas atrapado en la muestra que ha pasado por la retorta, los resultados para el contenido de sólidos pueden ser erróneamente elevados, a causa del menor volumen de fluido.

3. Con una jeringa limpia, llene la taza de la retorta lentamente, para evitar que quede aire atrapado. Golpee suavemente un lado de la taza para sacar el aire. Coloque la tapa sobre la taza y gírela hasta que cierre bien. Asegúrese de que un pequeño exceso de fluido salga por el orificio en la tapa. Limpie el exceso de fluido de la tapa, evitando presionar la válvula para que no salga el fluido. 4.

En nuestro caso agregamos un poco de petróleo al lodo para que los resultados muestren una película de grasa en la probeta.

Agregamos unos mililitros de petróleo para obtener la capa de grasa en la retorta

5. Llene el cuerpo de la retorta con lana de acero.( pesar la masa de malla)

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Tapamos con malla de acero para retener las partículas solidas

6. Aplique lubricante/sellante a las roscas en el cuello de la retorta y conecte el condensador. Coloque el ensamblaje de la retorta en la camisa de calentamiento. Cierre la tapa aislante.

Muestra de lodo con petróleo 7.

Coloque un recipiente colector limpio y seco por debajo de la salida del condensador.

Equipo de retorta ensamblado

8. Ponga en funcionamiento la retorta y espere 45 minutos. Si el fluido se desborda hacia el recipiente colector, será necesario repetir la prueba. Llene el cuerpo de la retorta con una cantidad mayor de lana de acero (Paso 4) y repita la prueba Página 2

La prueba termina cuando la luz de la retorta se apaga

9. Deje que el recipiente colector de líquido se enfríe. Lea y registre: (a) el volumen total de líquido; (b) el volumen de aceite; y (c) el volumen de agua en el recipiente colector. 10. Si hay una interfaz de emulsión entre las fases de aceite y agua, dicha emulsión se puede romper calentando la interfaz. Una vez rota la emulsión, deje que el recipiente colector se enfríe. Lea el volumen del agua en el punto más bajo del menisco. 11.

Apague la retorta. Deje enfriar antes de limpiar.

Análisis de resultados Datos obtenidos: Antes de la retorta V cilindro= 10 ml W cilindro= 83.54 gr W malla= 1.6319 gr W cilindro+ lodo= 94.09 gr Después de la retorta W malla + sólidos = 2.0378 gr W cilindro+ sólidos= 83.8404 gr Página 2

V fluidos recuperados=9.733ml Para calcular el %V de sólidos primero calculamos él %V de fluidos y por diferencia hallamos él %V de sólidos.

%Vfluidos=

volumen de fluido r ecuperado ∗100 volumen total de lodoinicial

Reemplazando %Vfluidos=

9.733 ml ∗100 10 ml

De aquí que %Vfluidos=97.33

Por lo tanto %Vsolidos=2.67

Calculando el peso inicial de lodo en la retorta W lodo inicial = W cilindro+ lodo - W cilindro W lodo inicial = 94.09 gr - 83.54 gr W lodo inicial = 10.55 gr Calculando el peso de sólidos obtenidos W sólidos= W malla + sólidos + W cilindro+ sólidos - W cilindro - W cilindro W sólidos=2.0378 gr+ 83.8404 gr - 83.54 gr - 1.6319 gr W sólidos=0.7063 gr Para hallar el % en peso de sólidos aplicamos:

%Wsolidos=

Wsolidos ∗100 Wlodoinicial

Reemplazando

%Wsolidos=

0.7063 gr ∗100 10.55 gr

%Wsolidos=6.694 Página 2

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

El análisis y control de los sólidos es muy importante porque nos ayuda a

conseguir una mayor eficiencia de remoción de los recortes perforados tratando así de minimizar al máximo la pérdida de los líquidos. 

Los métodos del laboratorio vistos con la utilización de las mallas nos sirven

también para poder ver el rendimiento de los equipos de control de sólidos (zarandas) y así ver si estos equipos mecánicos retienen la cantidad de sólidos requeridos. 

El tipo de malla usada dentro del equipo mecánico de remoción afecta

radicalmente en el rendimiento del lodo y por ende afecta la perforación .Es por esto que se requiere una malla adecuada así como también un movimiento adecuado para cada tipo de formación. 

Las normas API son aquellas que determinan las características que deben

cumplir los lodos y sus componentes es por esto que se requiere hacer un análisis de porcentaje de sólidos teniendo que ser este valor muy pequeño menor al 1% 

El fluido filtrado tiene que ser sometido a ensayos químicos para determinar la

presencia de contaminantes para poder así controlar las propiedades del lodo y así poder asistir un buen tratamiento al lodo requerido. 

Si en caso durante el análisis químico no hubiera habido un cambio en la

coloración esto hubiera indicado una alcalinidad igual a cero. 

En este laboratorio entendimos la importancia del tamaño de grano en los

productos comerciales para la preparación de lodos. 

Observamos también la variedad de tamaños de malla que existen para el uso del

control de sólidos. 

Aprendimos la como estandarizar el tamaño de grano de la baritina para su uso

como insumo para el lodo de perforación. 

La baritina que no pasa esta prueba no puede salir al mercado de fluidos de

perforación debe ser molida y volver a realizar la prueba para su visto bueno. 

En este laboratorio aprendimos uno de los métodos de campo para determinar el

contenido de arena en el fluido perforación. Página 2



Esta arena es perjudicial para el fluido ya que puede afectar la perforación y

además afectar también las propiedades del fluido de perforación.

BIBLIOGRAFIA 

Manual de Procedimientos de Laboratorio de Fluidos de Perforación; Luis Velásquez Villegas.



Manual de Baroid, the Complete fluids Company.



Manual IMCO



Manual de lodos de perforación, Biblioteca FIP.



Fundamentos de perforación, Petroleum Extensión Service.

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