Manual De Control De Solidos

Manual de Control de Solidos.

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INTRODUCCION El presente manual tiene por objeto presentar el desarrollo conceptual del Servicio de Control de Sólidos para posteriormente describir los procedimientos que ESVENCA ha adoptado en sus operaciones de Control de Sólidos. Con este manual ESVENCA, quiere brindarle a su personal técnico y a todas las personas que estén involucradas con el control de sólidos producidos en la perforación de un pozo, una herramienta que además de guía para el desarrollo de las operaciones, sirva de material de consulta y de ayuda en el entrenamiento del personal de la empresa. A través de la lectura y comprensión de este manual tanto el personal técnico como el personal de nuevo ingreso involucrado en este servicio, pueden reforzar los conocimientos y principios básicos del funcionamiento de los diferentes equipos utilizados en el control cualitativo y cuantitativo de los sólidos del lodo generados en la perforación y, de esta manera puedan realizar el trabajo de la forma más eficiente, segura y económica posible. Control de Sólidos es el termino que se utiliza en la industria petrolera para describir el proceso de remover partículas sólidas en el fluido que circula durante la operación de perforación de manera que este fluido o “Lodo”, pueda volverse a utilizar sin causar daños en la perforación o a los equipos de bombeo. En los últimos años, se han elaborado formulaciones de lodo más sofisticadas que permiten perforar los pozos más rápidamente en entornos cada vez más difíciles. A menudo, estos materiales son más costosos que los lodos tradicionales, y por lo tanto, es cada vez más necesario reducir al mínimo los desperdicios. Por otra parte, una preocupación social cada vez mayor, junto con las leyes para la protección del medio ambiente que son cada vez más exigentes, han obligado a que se limite el volumen de lodo y los recortes (ripios) de perforación que incrementan los pasivos ambientales.

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El volumen de formación removida durante la perforación de un pozo es suficiente para hacer titubear la imaginación. A menudo deben ser transportados por el lodo 1.000 libras de recortes; por ejemplo, en la perforación de un hoyo de 9 7/8” con 10.000 pies

de profundidad, deben removerse 1.000 libras de recortes y

acarrearlos a la superficie, por lo tanto, en esta discusión es de importancia primordial la remoción de dichos recortes a la superficie del lodo. Cualquier recorte que no sea eliminado, consume potencia al ser recirculados, siendo dispersado dentro de la fase liquida del lodo, ocasionando una pobre reología, limpieza inadecuada del hoyo y reduciendo el avance de la perforación. En la mayoría de las veces se emplean esfuerzo y dinero en el mantenimiento del lodo para eliminar los efectos que los sólidos perforados tienen sobre las propiedades del lodo. Uno de los medios más comúnmente usados y en muchos casos es el más caro es la DILUCION, para corregir la acumulación de sólidos perforados; por ejemplo, en un lodo pesado a base de agua con 35% V/V de sólidos, de los cuales el 25% V/V es Barita y el 10% V/V es sólidos de baja gravedad especifica, la dilución con agua requiere un volumen igual al volumen del lodo a tratar para reducir los sólidos perforados a un 5% V/V. La restauración de las propiedades del lodo después del 100% de dilución es un procedimiento costoso. Las ventajas de usar un lodo con el contenido de sólidos más bajo posible son bien conocidas siendo la ventaja más importante la de mantener mayores avances en la perforación, especialmente cuando la columna hidrostática del lodo se mantiene cercana al equilibrio con la presión de los fluidos de la formación (perforación balanceada). De esta manera, no solo se logran mejores avances, sino que se obtiene mayor eficiencia de bombeo y se necesitan menos cambios en partes de bombas. Estas pueden transferir el lodo a una tasa dada con menos aumento de presión, reduciendo así la presión en el espacio anular para ayudar a minimizar las pérdidas de circulación. El suministro de potencia hidráulica será empleado en las toberas o jets de la mecha en forma de mayor velocidad del lodo. El incremento de sólidos afecta todas las fases de operación de perforación, y

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si puede seguirse un programa efectivo de eliminación de sólidos, se obtendrán ahorros en las mechas, horas de rotación, costos por: tratamientos químicos, mantenimiento de bombas y barita. El problema de control de sólidos es tan complejo y tan importante económicamente, que deben utilizarse cualquier medio disponible para su solución. Esta necesidad ha originado una diversidad de equipos y reactivos, cuya sola función es ayudar a eliminar los sólidos del lodo.

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CAPITULO I SÓLIDOS EN LOS LODOS DE PERFORACION Los Lodos son, básicamente, dispersiones de arcillas en agua o aceite con varios aditivos para proveer las propiedades deseadas. Los sólidos que contienen, consisten en la mayor parte, de arcillas, aditivos densificantes y sólidos perforados. Los sólidos se clasifican en base al tamaño de las partículas, donde la unidad más utilizada para definir su tamaño es el Micrón (µm), que es la millonésima parte de un metro, es decir, un metro equivale a un millón de micrones y un centímetro equivale a 10.000 µm. A continuación, se muestran los diámetros en micrones de varios objetos comunes, donde se asegura que no pueden verse objetos menores de 40 µm, ni sentir (con los dedos) objetos menores de 20 µm:

Tamaño de Partículas

Clasificación Pelo Humano Polvo de Cemento Harina Polvo de Talco

Diámetro (µm) 200 – 30 100 – 3 80 – 1 50 – 5

A continuación, podemos observar en la siguiente tabla, el diámetro y la malla a utilizar de acuerdo a la siguiente clasificación de los sólidos:

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Clasificación de los Sólidos Clasificación Grueso Intermedia Media Fina Ultrafino Coloidal

Diámetro (µm) 2.000 2.000 – 2.500 250 – 74 74 – 44 44 – 2 2–0

Malla 10 10 – 60 60 – 200 200 – 325 -----------

A continuación, podemos observar en la siguiente tabla, el diámetro y clasificación de los sólidos según API:

Clasificación de los Sólidos (API) Clasificación Arena Limo Coloides (arcilla)

Diámetro (µm) Mayor de 74 74 – 2 Menor de 2

Es importante observar que, en el sistema API todos los sólidos mayores de 74 µm, son clasificados como ARENA. También, es notable que la mayor parte de las arena encontradas en las playas son de partículas mucho mayor que el mínimo API de 74 µm. El rango normal es de 150 µm a 1.500 µm. El Limo o Silt, sólidos de 74 µm a 2 µm, se dividen a veces entre los sólidos finos de 74 µm a 44 µm, y los ultrafinos de 44 µm a 2 µm.

Barita La gran mayoría de los Lodos Densificados, son de BARITA. Las normas API permiten que un 3% sea mayor de 74 µm, es decir, que pueden ser arena. El límite

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establecido de partículas menores de 6 µm es del 30%. Normalmente, un 10% a 15%, es coloidal y aproximadamente el 85% es Limo.

Sólidos Comerciales Aparte de los Agentes Densificantes, los Aditivos para el Control de Perdidas de Circulación y Lubricantes Sólidos, los únicos Sólidos Comerciales usados en concentraciones importantes son las Bentonitas usadas como Viscosificantes.

Sólidos Perforados El rango de tamaño de las partículas de sólidos perforados es de 0,1 µm hasta ¼” o mayor.

Degradación del Tamaño de Partículas La disminución de tamaño de la Barita es relativamente rápida, porque el mineral no es muy duro, por lo que el proceso de degradación del tamaño es continuo. Después de ser usado por varios días, es común que el 30% o más llegue a ser coloidal. Además, la circulación causa una disminución continua en el tamaño de los sólidos perforados; siempre es más rápido con partículas grandes, el cual por ser un proceso muy lento con partículas extremadamente finas. Se puede considerar que el efecto no ocurre con la BENTONITA. Con los sólidos mayores, los ripios y la barita, la degradación continua hasta que las partículas lleguen al estado coloidal, esto es un aspecto muy importante en los Lodos de Perforación el cual siempre se debe tomar en cuenta.

El uso prolongado de cualquier Lodo, conlleva una reducción en su calidad debido al incremento del contenido de partículas ultrafinas y coloidales. Por la alta 13

concentración de sólidos en lodos pesados densificados con barita, el efecto es mayor. La disminución del tamaño de las partículas que ocurre mientras el lodo es utilizado, es muy importante en el Control de Sólidos y en la calidad del Lodo. Tomando esto en consideración, se derivan dos hechos muy importantes: 1.

Los Sólidos perforados deben ser removidos del lodo durante su primer transito por el Sistema de Control de Sólidos, ya que si son recirculados, normalmente se vuelven a la superficie de tamaños tan reducidos que no pueden ser separados.

2.

Si se usa un lodo por periodos prolongados sin Centrifugación o dilución adecuada para prevenir que se acumulen los coloides, su calidad se deteriora progresivamente.

El propósito de reemplazar o acondicionar los Sistemas completos de Lodos, es evitar la contaminación por coloides acumulados, teniendo como objetivo, la eliminación de los problemas de torque, arrastres, pegas y derrumbes que lleguen a ser comunes después del que el hoyo ha sido abierto por cierto tiempo.

Gravedad Específica de los Sólidos Los sólidos de los lodos pueden ser clasificados por otra medida, LA GRAVEDAD ESPECIFICA. La Barita de calidad API, tiene una gravedad específica de 4,2. Se asume que, la gravedad de los otros sólidos en el lodo es de 2,6. Se hace referencia a la barita (y la HEMATITA) como sólidos de ALTA GRAVEDAD (SAG). Los otros sólidos son denominados SÓLIDOS DE BAJA GRAVEDAD (SBG). La importancia de las gravedades, reside en el hecho en el cual la separación por

sedimentación depende de la masa de las partículas y esta, en su turno, depende de sus volúmenes y gravedades. Con la sola excepción de las ZARANDAS, todos los 14

procesos que se usan dependen de la sedimentación, el cual es el mecanismo de separación de los HIDROCICLONES y las CENTRIFUGAS DECANTADORAS.

Coloides Los COLOIDES son los sólidos más importantes en el Control de la Calidad del Lodo, por ser los más DAÑINOS. Son sólidos tan finos que, no se sedimentan en agua limpia. Se ha determinado que, los SBG tienen un diámetro de apenas 2 µm, es decir, todos los sólidos menores de 2 µm se consideran como SÓLIDOS COLOIDALES. El

proceso

de

separación

utilizado

por

los

HIDROCICLONES

y

CENTRIFUGAS DECANTADORAS, es la sedimentación acelerada. Por no sedimentarse, no hay manera de separar los coloides del líquido por métodos plenamente mecánicos. Es importante reconocer que en agua que no sea limpia, o en otros líquidos como la vassa usada en los lodos a base de aceite, los sólidos mayores de 2 µm se comportan como coloides. En agua sucia o en lodos de altas concentraciones de sólidos, los mismos interfieren con la separación. En lodos a base de aceite, el tamaño de partículas que no se sedimentan es mayor por la elevada viscosidad de la fase liquida. Un porcentaje menor de los coloides, como ya referimos, es Arcilla Comercial. En lodos densificados, la gran mayoría suele ser Barita y en los no densificados, son SBG que llegaron a la superficie en su paso inicial por el sistema como coloides o que llegaron a ser coloides durante la recirculación.

Puntos de Corte

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La frase PUNTO DE CORTE, es muy usada en las discusiones de la remoción de sólidos. Se define como el tamaño de partícula separada en el porcentaje indicado, por ejemplo, bajo condiciones normales, el Punto de Corte de 50% de una malla estándar 200 mesh es de 74 µm (el tamaño de sus aberturas), mientras que los puntos de corte de 16% y 84% son 72 µm y 76 µm respectivamente; es decir, que esta malla separa 16% de las partículas de 72 µm, 50% de las de 74 µm y 84% de las de 76 µm. Si el porcentaje no es expresado, se asume que la partícula es de 50% (74µm). Se dice que, el punto de corte normal de un Desarenador de 12” es de 45 µm a 40 µm, indica que separa 50% de las partículas de ese tamaño. Otro aspecto de los puntos de corte que debe ser definido, es el carácter del corte, el cual puede ser agudo (bien definido) o no, el cual es logrado con mallas de aberturas cuadradas.

E F I C I E N C I A

CLASIFICACION IDEAL D84

D E S E P A R A C I O N

D50: 136 µ

D16

E N %

TAMAÑO DE LA PARTICULA, EN MICRONES (µ)

Puntos de Cortes

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Porcentaje de Área Abierta Es la parte de la superficie de la malla que no esta bloqueada por alambres; es el área efectiva al flujo. Para un diámetro de alambre mayor en una malla dada, se tendrá menos espacio abierto entre los alambres. Por ejemplo, una malla de mesh hecha con alambre fino; tiene más porcentaje de área abierta que una malla de mesh fabricada con alambre grueso.

Malla Fabricada con Alambres Gruesos Las propiedades reológicas y la velocidad de penetración se ven afectadas por la cantidad, tamaño y composición de los sólidos en el lodo; el control de estos es muy importante en cualquier sistema de lodo. Los sólidos en el lodo propician el desgaste de la tubería y de los equipos, causan daños a las formaciones productoras y tiene que ver con mucho en el costo del pozo en general. Desde el momento en que el recorte es levantado del diente de la mecha por el fluido de perforación, está sujeto a grandes fuerzas de desintegración. El agua en los lodos convencionales, ayudada por los dispersantes presentes, moja el recorte a través de los planos microscópicos de este, originando el hinchamiento de la

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partícula (si es bentonita) y su desintegración. Las reacciones químicas pueden proceder de la acción del álcali (Hidróxido metálico muy soluble en el agua) en el lodo y en los recortes. Para acelerar la hidratación y dispersión del recorte, existen diversas fuerzas al momento de entrar en contacto con la tubería de perforación, las paredes del pozo y otros recortes; dichas fuerzas ocasionan su rompimientos en partículas más pequeñas y desafortunadamente estas fuerzan operan al mismo tiempo.

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CAPITULO II METODOS PREVENTIVOS PARA EL CONTROL DE SÓLIDOS El propósito de los métodos preventivos para el control de sólidos es disminuir estos procesos naturales, a fin de llevar recortes más grandes a la superficie y eliminarlos por medios primarios para prevenir su recirculación y posterior desintegración. La prevención de los problemas de control de sólidos puede incluir varios métodos: 

Tratamiento Químico



Dilución



Tratamiento Mecánico

Tratamiento Químico El tratamiento químico involucra la utilización de floculantes para aglomerar y hacer caer los sólidos del fluido. Sin embargo, este tipo de tratamiento no está recomendado en muchos sistemas debido al efecto adverso en las propiedades de fluido y los problemas de Estabilidad del Pozo.

Dilución La dilución disminuye la concentración de sólidos en el fluido sin removerlos concretamente. Problemas de densidad y reología volverán a aparecer cuando aumenten los sólidos durante la perforación. La dilución es cara debido a: 

Un aumento del consumo de productos requeridos para mantener las propiedades deseadas.

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

La dilución en gran escala a menudo provoca la descarga de grandes volúmenes de fluido de perforación valioso debido a la falta de espacio de almacenamiento.



En áreas ambientalmente sensibles, los costos adicionales se deben incluir para la remoción y limpieza del fluido descartado.



Los materiales y químicos

utilizados en la formación de lodos son

caros y puede representar hasta el 10 % del costo total de la perforación de un pozo.

Tratamiento Mecánico El tratamiento del aumento de sólidos por medios mecánicos es a menudo el más práctico y efectivo de los métodos disponibles. Se evita la alteración indeseable de las propiedades del fluido y se consigue un ahorro adicional al reducir el volumen de dilución. Hablando en general, cuanto mayor sea el costo por unidad del fluido, mayor son los ahorros al utilizar métodos mecánicos para evitar problemas del fluido relacionados con el contenido de sólidos. El método más simple es permitir que los sólidos decanten; sin embargo este método no es eficiente y requiere grandes volúmenes de superficie. La clave para una buena ingeniería de fluidos de perforación es una remoción exhaustiva con equipos y técnicas de control de sólidos. Un equipo efectivo de remoción de sólidos consiste en: 

Zarandas Vibratorias Lineales de Alto Impacto



Hidrociclones (Desarenador y Deslimador)



3 en 1



Centrífuga de Decantación

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Distribuidor de Flujo

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Se implemento un sistema del flujo equitativo a cada zaranda. El sistema conocido como DISTRIBUIDOR DE FLUJO, permite aprovechar en toda su amplitud, el desempeño individual de los equipos. La línea de Flujo del taladro está conectada al Distribuidor de Flujo, y de estén salen tantas líneas como zarandas integren el sistema primario, uno a cada uno, e incluso, pude incluirse al equipo 3 en 1, aprovechando este también como zaranda primaria de contingencia; el fluido al entrar al Distribuidor es canalizado equitativamente a cada uno de los equipos asegurando que cada zaranda reciba una igual cantidad de lodo de perforación. La distribución equitativa de caudal de flujo entrando optimiza el área disponible de mallas, logrando una mayor remoción de sólidos. Además, el Distribuidor de Flujo, permite cerrar independientemente el paso de lodo de cada una de las zarandas sin alterar la operación y sin pérdida de tiempo debido a su cierre de compuerta removible, rápida y fácil de accionar, su mantenimiento sencillo evita posibles taponamientos en la línea de flujo.

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Distribuidor de Flujo Distribuidor de Flujo

Distribuidor de Flujo

Zarandas Vibratorias Lineales de Alto Impacto El primero y más importante equipo del sistema de control mecánico de sólidos capaz de manejar el 100% del volumen circulante, es un separador vibratorio alimentado por el distribuidor de flujo, el cual usando tamiz o mallas elimina los recortes más grandes acarreados sobre la mallas presentes en el lodo, desde 2000 µm hasta 74 µm. La zaranda es la primera línea de defensa contra el aumento de sólidos en el lodo. Con un cuidado intensivo, observación y ajuste para alcanzar las capacidades máximas de manejo y la eficiencia de eliminación de esta etapa, pueden prevenirse muchos inconvenientes. La zaranda posee dos motores vibradores de alto impacto; el primer motor impacta para realizar el colado y el segundo motor impacta y hace que los sólidos se desplacen sobre la mallas y hacia la salida del equipo. 23

Zaranda Vibratoria Lineal de Alto Impacto

El lodo que pasa a través de la Zaranda, deberá esparcirse lo mas posible sobre la malla de la zaranda, entre el deposito de la descarga de la zaranda (a la salida de la línea de flote) y la parte donde se inicia la malla. La pendiente óptima de la malla de la zaranda, será aquella que maneje el volumen más grande de partículas. Lo ideal es que el lodo circulado sobre la malla solo recorra el 75% del total del área disponible sobre esta. Si se puede ajustar el ángulo de la malla, esta afectara la velocidad de viaje del lodo y el tiempo de retención; si se efectúan pequeños o ligeros aumentos de ángulo (moviendo esta a una posición cercana a la horizontal), se reducirá la velocidad de viaje y se aumentara el tiempo de retención. Los decrementos ligeros de ángulo, aumentaran la velocidad de viaje y reducirán el tiempo de retención. Los ajustes del ángulo de la malla deberán intentarse antes de aconsejar el uso de una malla gruesa, pero sobre todo, una malla dañada debe cambiarse inmediatamente. El mecanismo de tensión de la malla es mediante la utilización de tornillos que van a los lados de la zaranda. La tensión de la malla es un factor importante en la eficiencia del equipo como también en la duración o vida útil de la misma.

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Al tensionar una malla se debe inspeccionar los soportes, las barras de tensión, darles un torque hasta el punto recomendado por el fabricante.

Mantenimiento de las Zarandas Vibratorias La mayoría de las zarandas vibratorias por su continuo uso, requieren de una lubricación y mantenimiento periódico. Cada equipo dependiendo del modelo y marca requiere de un estricto sistema de mantenimiento. Generalmente cuando no sé esta operando el equipo, se debe: 

Lavar bien las mallas y el equipo en general.



Apagar las zarandas cuando no sé este perforando para aumentar su vida útil.



Chequear que la malla tenga la tensión adecuada.



Limpiar la trampa o depósito de la zaranda (bolsillo).



Chequear constantemente las mallas para destaparlas y observar si se encuentren rotas.

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CABLES MARINOS MOTORES

BOMBA MANUAL MANIVELA DEL BY-PASS

POSICION DE LAS MALLAS BOLSILLO PLATINA SUJETADORA COMPUERTA DE COMUNICACION EJE DE SUSPENSION

ANCLAJES

Partes de la Zaranda Lineal de Alto Impacto

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VAQUELITA LATERAL

GOMAS DE GUITARRA FALDA RIEL TORNILLOS RAMLOCK

VAQUELITA LATERAL FLO MOUNT

TORNILLOS RAPID CHANGE

Partes de la Zaranda Lineal de Alto Impacto

Selección de las Mallas El tamaño de las Mallas se define como el número de aberturas por pulgada lineal, medida desde el centro de un hilo (alambre) de la tela metálica. Por ejemplo, una malla Oblonga (abertura efectiva de una tela de malla rectangular) 30 x 30, tiene 30 aberturas a lo largo de una línea de 1 pulgada en ambas direcciones, sin embargo, este nos es un método para considerar el tamaño de las mallas. Se debe mantener una gran variedad de tamaños de mallas en el sitio. Use siempre la malla más fina capaz de procesar todo el caudal sin perder fluido, recordando que las mallas de tamaño 175 y más finas pueden remover parte de la barita por lo que tienden a resultar antieconómicas.

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Se pueden utilizar mallas tridimensionales corrugadas para aumentar el área efectiva de operación. Cada vez que se bombea un fluido nuevo para desplazar al anterior, es posible precisar mallas más grandes hasta que el fluido pierda viscosidad por efecto de la velocidad de corte. En el caso de fluidos de emulsión inversa una medida de la eficiencia de la malla es la reducción en la cantidad de fluido retenido en los recortes. Esta medida es ahora cuidadosamente observada por razones de economía y de protección al medio ambiente. Como regla general del 75 al 80% de la malla deberá estar cubierta con fluido. Esto permite una tolerancia para el oleaje y la oscilación del equipo de perforación en operaciones costa afuera. Las unidades de panel sencillo con ángulo de inclinación están diseñadas para operar con el volumen de fluido como una laguna en forma de herradura cóncava hacia el borde frontal.

Bloqueo El bloqueo de las mallas esta causado por una disminución de sus capacidades para permitir la transmisión de fluido y conducen a la pérdida de las mismas. Hay dos razones fundamentales que originan este bloqueo: a)

Recubrimiento: El recubrimiento de los alambres de la malla con partículas sólidas pegajosas reduce el tamaño de los orificios y puede reducir drásticamente la conductancia de la malla. Se deben lavar completamente las mallas a presión si no se apagan las zarandas por largos períodos de tiempo. Si el recubrimiento esta causado por sólidos pegajosos que se adhieren a los alambres, se debe disponer de una pistola de presión funcionando todo el tiempo en las zarandas. Esta deberá trabajar con el fluido base utilizado para mezclar la emulsión inversa o con agua cuando se están usando fluidos base agua. La mejor forma de enfrentar este problema es

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tener disponible todo el tiempo un conjunto completo de mallas limpias listas para ser colocadas durante el intervalo que da una conexión. Se deben lavar cuidadosamente las mallas removidas para ser colocadas nuevamente cuando resulte necesario. Si se hace necesario utilizar la pistola de presión cuando las mallas están colocadas en la zaranda, estas no se deben lavar con la pistola apuntando perpendicularmente sobre la malla, esto rompería los sólidos y los forzaría a pasar a través de los orificios de la malla. Este problema es muy grave y puede originar la necesidad de cambiar a mallas más grandes hasta que la formación problema haya sido completamente perforada. Mallas de apertura rectangular pueden ayudar a aliviar el problema. b)

Taponamiento: Como el nombre lo sugiere, este problema ocurre debido al taponamiento de los orificios de la malla debido a partículas de tamaño similar, frecuentemente llamadas PARTICULAS DEL TAMAÑO MAS CERCANO. El problema tiende a ocurrir principalmente con mallas planas de tejido cuadrado en formaciones de arenas no consolidadas. Mallas rectangulares o de hileras no sufren mucho este problema. Cuando las mallas se bloquean mucha gente tiene la tendencia a aumentar el tamaño de la malla, esto alivia el problema pero se traduce en una muy pobre práctica de control de sólidos porque se le permite a la arena pasar a través de las mallas. La mejor solución es reducir el caudal de flujo tanto como sea posible para colocar mallas más finas para las cuales las partículas ya no sean las del tamaño más cercano.

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Información del Tamaño de las Mallas Con la gran cantidad de diseños de mallas disponibles en la actualidad, es importante investigar cuidadosamente las especificaciones de las mallas. No se puede asumir simplemente que una zaranda con mallas “200 mesh” descartará todas las partículas mayores de 74 µm y permitirá a las menores de 74 µm pasar junto con el fluido a través de la malla. Variaciones en su manufactura tales como la del espesor del alambre, aperturas elongadas (estiradas) y escalonadas complican el problema. Las mallas pueden experimentar bloqueo o el alambre tornarse húmedo reduciendo el área abierta. Esto puede reducir considerablemente el paso de partículas a través de la malla. Un análisis completo del fluido debajo de la malla de las zarandas es la única forma de evaluar el tamaño de las partículas que son separadas por la malla. Cuando se tienen mallas de diferente tamaño en las zarandas es importante tomar muestras inmediatamente antes y después de cada zaranda, una vez que el flujo se ha homogeneizado.

Punto de Muestreo

Datos Requeridos

Homogeneizado

Densidad del fluido

Debajo de la malla

Viscosidad Plástica / Punto

Distribución de Tamaños

Cedente

de Partículas Datos de la retorta

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Para evaluar la zaranda mecánicamente (Calculo de Fuerza “G”), se aplica la siguiente ecuación: F”G”= RPM2 x LS x 0, 0000142

;

Donde: RPM: Revoluciones por minuto de los motores (en rpm) LS: Longitud de Stroke (en pulgadas) 0,0000142: Constante (en rpm x pulgadas)

Hidrociclones Los HIDROCICLONES son vasijas de forma cónica, en las cuales la energía de la presión es convertida en fuerza centrifuga. Existen muchos tipos de equipos de Conos para eliminar diferentes tamaños de sólidos. Todos los separadores de sólidos, de tipo conos, trabajan sobre el mismo principio. Hidrociclones y Centrífugas trabajan para remover partículas sólidas del sistema de lodo utilizando la fuerza centrífuga. Los dos hidrociclones más comunes son el desarenador que puede remover las partículas más grandes (partículas tamaño “arena” mayores de 40 micrones) y el deslimador (usado para remover partículas tamaño “limo”, mayores de 20 micrones). Con el uso de mallas 200 mesh (74 micrones) en las zarandas, no es necesario utilizar el desarenador. La tasa de separación de los sólidos de la fase líquida se incrementa con el diámetro y la densidad de las partículas y se reduce con el incremento en la viscosidad del fluido. El uso de fluidos que adelgazan con una alta velocidad de corte como el creado por los hidrociclones, es muy importante para un buen control de sólidos porque las partículas se separarán más rápidamente. El número de conos disponible debería ser suficiente para procesar hasta un 125% del caudal máximo de flujo anticipado. Las bombas centrífugas deben ser correctamente dimensionadas de acuerdo a la densidad del fluido y al caudal para proveer la suficiente potencia y mantener la presión requerida. 31

CAMARA DE ENTRADA

ABERTURA INTERNA VISTA SUPERIOR

ABERTURA EXTERNA

Vista Superior del Hidrociclón

NUCLEO DE AIRE DEL VORTICE

PARTE SUPERIOR CAMARA DE ENTRADA

DESCARGA LIMPIA LIQUIDA

VORTICE

CAMARA DE ALIMENTACION

DIAMETRO INTERNO DE TRABAJO

CONO

ZONA MAXIMA DE REMOCION

DESCARGA SÓLIDA ENTRADA DE AIRE

Vista de Perfil

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El lodo es impulsado tangencialmente por una bomba centrifuga a través de la entrada de alimentación; un tubo corto llamado “Localizador del Vórtice”, se extiende hacia abajo dentro del cuerpo del cono y fuerza a la corriente giratoria a marchar hacia el extremo inferior del cono. Las

fuerzas

centrifugas

desarrolladas,

multiplican

la

velocidad

de

asentamiento del material de la fase más pesada (sólidos y líquidos más pesados), forzándolo al extremo hacia la pared del cono. Las partículas más ligeras se mueven hacia adentro y en forma ascendente como un torbellino en espiral a la abertura de escape en la parte alta, saliendo por el “Localizador del Vértice”. La descarga en el fondo se llama DESCARGA DE SÓLIDOS, mientras que la descarga en la parte posterior se llama DESCARGA DE LIQUIDOS. El tamaño de los conos y la presión de la bomba determinan el corte obtenido; presiones bajas, dan por resultado una separación más gruesa y reducción de capacidad (separación). La descarga de sólidos debe considerarse para obtener la operación más eficiente de un hidrociclón. Esta descarga deberá estar en forma de LLUVIA FINA (spray), con una ligera acción de succión en su centro; inversamente, una descarga en forma de cuerda es indeseable. Sin embargo, de acuerdo a la experiencia en campo, cuando se perfora rápido y en un hoyo de gran diámetro (17 ½” o 12 ¼”), la alimentación puede sobrecargarse con sólidos y dar como resultado una descarga en forma de cuerda; esta situación puede que tenga que tolerarse, ya que sería peor eliminar o desconectar la unidad y no tener ningún control de sólidos.

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Descarga tipo Spray

Si un Hidrociclón presenta una descarga en forma de cuerda o chorro y la alimentación no está sobrecargada, puede ajustarse el diámetro del vértice de salida, para restaurar esta a la forma “spray”. Si la presión de alimentación esta en el rango correcto y no puede cambiarse la descarga de “cuerda” a la forma “spray”, por ese ajuste del vórtice, generalmente la capacidad de los conos es demasiada pequeña para desempeñar la eliminación de sólidos.

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Descarga Tipo Chorro

Desarenadores Para efectos a propósitos de desarenar el lodo, se seleccionan generalmente cono de 10” o 12”. Los desarenadores de conos tienen la ventaja de manejar grandes volúmenes de lodo por cada cono, pero tienen la desventaja de que cortan o remueven las partículas de mayor diámetro. Para obtener resultados eficientes debe instalarse

apropiadamente

el desarenador, principalmente para

prevenir la

sobrecarga de los deslimadores. Cada cono procesa 500 GPM, requiriendo una altura hidráulica de 75 ft de cabeza produciendo un punto de corte de 75 µm a 45 µm.

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Descarga Sólida Cono del Desarenador

Deslimadores Generalmente de usan de 4”, el numero de conos varia con el volumen de lodo que está circulando. Es deseable tener una capacidad de conos por lo menos igual al galonaje circulante, aunque se recomienda una capacidad del 25% mayor que la mínima. Cada cono procesa 50 GPM, requiriendo una altura hidráulica de 75 ft de cabeza, produciendo un punto de corte de 45 µm a 20 µm.

3 en 1 Son piezas más modernas del equipo de control de sólidos que se usan en el campo; estos equipos consisten en una batería de conos (10” y 4”) arriba de una malla fina, vibrando a alta velocidad. La alimentación para el desarenador, esta instalada en la trampa de arena y tanque de asentamiento, descargando el lodo limpio en el tanque retorno. La alimentación del deslimador, está instalada en el

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tanque retorno (tanque donde está la descarga limpia del desarenador), descargando en el tanque intermedio. Antes de conocer más de su operación, es necesario definir un concepto poco familiar; el de “Carga”. Este permite definir la capacidad de las bombas centrifugas independientemente del liquido bombeado. El concepto es importante y necesario, ya que la carga producida por esas bombas es constante, mientras la presión varía con la densidad. La carga se expresa en unidades de longitud, normalmente en pies, y corresponde a la altura a la cual la bomba es capaz de bombear el líquido, por ejemplo, una bomba centrifuga que produzca 75 pies de carga, bombeando a un tubo vertical abierto, eleva el nivel del liquido 75 pies por encima al de la bomba. La carga producida por las bombas centrifugas depende de la geometría del casco de la bomba, el diámetro del impulsor y la velocidad de rotación. La energía requerida por las bombas centrifugas, también es función de la densidad del liquido bombeado. Es esencial entender que, la función óptima requiere una carga definida y que la presión correspondiente es variable. La presión de alimentación del deslimador (psi) que corresponde a 75 pies de carga, puede ser calculada de la siguiente manera: P= 0,052 x D x H

;

Donde: P: Presión Requerida D: Densidad del Lodo (en lpg) H: Altura del lodo (en pies) 0,052: Constante de presión Hidrostática

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En el proceso se eliminan sólidos perforados del tamaño de la arena por la primera acción de los hidrociclones, y después, a través de la descarga caen sobre la malla fina vibratoria. El lodo y los sólidos que pasan a través de la malla son recuperados (el tamaño separado, depende del tamaño de la malla), y los sólidos retenidos sobre la malla son eliminados. Ya que el 97% de la barita es, según especificaciones, menos de 74 µm, mucha de esta es descargada por los hidrociclones. La barita caerá a través de la malla y será regresada al sistema. La medida de la malla del limpialodos varía desde mesh 175 hasta mesh 325. Si el limpialodos va a usarse continuamente, se ha experimentado que una malla mesh 210 puede mantener eficiencia en la limpieza del lodo. Existen, sin embargo, situaciones especiales que garantizan el uso de mallas más finas en un lodo base aceite o cualquier lodo con fase liquida costosa. Aunque el flujo completo del sistema de lodo nunca llega a la malla, existe no obstante una tendencia de la malla a taparse; alguna unidades tienen su propio mecanismo de limpieza integrado. Un método alterno de limpieza es con una lluvia (spray) de agua o aceite, pero no es recomendable mientras exista flujo de lodo sobre la malla. Los hidrociclones deben pararse, para realizar tal actividad. Aunque la eliminación de los sólidos perforados y la recuperación de barita son los usos más comunes para los deslimadores, pueden ser provechosas también para la recuperación de fases liquidas costosas (aceite, KCL, etc.) junto con barita. También, el material desechado por la malla del vibrador del 3 en 1 sale más seco. La disminución en volumen (y en sequedad) del material desechado, también disminuye los costos de desechos (transporte y disposición). En muchas áreas donde tenga que tirarse fuera de la localización, o si se trata de un pozo en el mar, al ser un volumen menor de desechos, disminuye el costo de transporte y disposición. Es importante que, si las zarandas primarias no se operan adecuadamente, el resultado del proceso será negativo.

38

Equipo 3 en 1

Centrifugas Así como en los hidrociclones, las Centrifugas de Decantación (alta revolución y baja revolución), también aumentan la velocidad de asentamiento de los sólidos, substituyendo la débil fuerza de gravedad por la fuerza centrifuga, las cuales descartan los sólidos más finos del sistema (los más problemáticos), que no pudieron ser descartados por los equipos anteriores, garantizando con su funcionamiento que el lodo obtenido contenga el menor porcentaje de sólidos posibles y permitir que las operaciones de perforación no se afecten a causa de los parámetros del fluido. La Centrifuga estará conectada del tanque retorno o tanque intermedio (tanque donde este la descarga limpia del deslimador). El tipo de centrifuga de decantación, consiste en un tambor o batea de acero, cónica horizontal o completamente horizontal, rotando a alta velocidad con transportador tipo hélice interior (tornillo). Este transportador gira en la misma dirección del tambor exterior, pero a una velocidad ligeramente menor. El lodo es inyectado dentro del canal del eje (del “huso”) del transportador, donde es proyectado hacia fuera, dentro del anillo anular de lodo llamado estanque o piscina. El nivel de

39

este estanque está determinado por la altura de los conductos o ventanas de descarga liquida en el extremo del tambor. La lechada fluye después hacia las ventanas, a través de dos canales formados por las hojas del transportador, conforme los sólidos se asientan contra la pared inferior del tambor, las hojas del transportador las empujan hacia delante al extremo más pequeño del mismo. Estos, eventualmente salen del tambor a través de un área seca, donde se les remueve todo el líquido libre y salen por las ventanas de descarga sólida, al otro extremo del tambor.

40

Centrifuga de Decantación

Un aspecto importante de la operación de la centrifuga de decantación, es la dilución del lodo que está siendo alimentado a la unidad. El propósito de esta dilución es reducir la viscosidad de la alimentación para mantener la eficiencia

de la

separación del equipo; generalmente, a mayor viscosidad del lodo base, será necesaria una mayor dilución. La viscosidad del líquido que sale deberá ser de 35 a 34 segundos por litro para una operación eficiente; si la viscosidad es mayor de 37 segundos, la eficiencia disminuye debido a una velocidad de asentamiento más baja. Si la viscosidad es menor de 35 segundos, esto indica que se está agregando mucha base del lodo que provocara turbulencia dentro del tambor y se reducirá también la eficiencia. Deberán seguirse fielmente las instrucciones del fabricante respecto a los parámetros de operación del equipo, el cual tendrá como rango de corte de 15 µm hasta 5 µm. En un sistema de lodo con alta densidad, las mejores indicaciones para el uso de la centrifuga de decantación son los incrementos de viscosidad y gelatinosidad. Sin embargo, la reducción de la cantidad de partículas finas, hasta el punto de destruir la distribución apropiada del tamaño de partículas, puede causar problemas 41

de control de del filtrado y pegaduras de tuberías por presión diferencial; por lo tanto, también tendrá que agregarse productos químicos para restaurar las propiedades del lodo. El uso de una centrifuga no disminuye los requerimientos de dilución del lodo, ya que la dilución que se agrega es eliminada en el efluente o liquido que sale.

Configuración de la Centrifuga Las centrífugas no están diseñadas para procesar todo el sistema de fluido en circulación. Al igual que con los otros equipos que trabajan con fuerzas centrífugas, la barita se remueve preferencialmente debido a su alta densidad. Cuando se están utilizando fluidos base agua con una centrífuga solamente, ésta es utilizada para remoción de sólidos mientras que si se trabaja con fluidos densos ésta trabaja para recuperar barita. Cuando hay dos centrífugas disponibles en el sitio, existen tres configuraciones principales que son: 

En Paralelo: Las dos unidades funcionan independientemente removiendo sólidos. El propósito de esta configuración es aumentar al doble la cantidad de fluido procesado.



En Serie – Remoción de Sólidos: Después de que el fluido ha sido procesado a través de las zarandas y los hidrociclones, este es alimentado dentro de una centrífuga de baja velocidad y alto caudal para remover la barita y los sólidos más grandes. La descarga inferior (sólidos) proveniente de esta unidad deberá ser desechada, mientras que la descarga superior (líquida) se utiliza para alimentar a la segunda centrífuga. La segunda unidad trabaja a alta velocidad y bajo caudal de flujo, en consecuencia mayores fuerzas “g” para remover los sólidos finos y ultrafinos. Este sistema se utiliza cuando no se desea descartar la fase líquida separada de los fluidos de baja densidad.

42



En Serie – Recuperación de Barita: La primera centrífuga es una unidad de alto caudal y baja velocidad que separa la barita y los sólidos perforados más grandes dentro de la descarga inferior (sólidos) la cual se reintegra al sistema activo de circulación. La descarga superior (líquida) se procesa a través de la centrífuga de bajo caudal y alta velocidad para remover los sólidos finos y ultrafinos. Este sistema se utiliza cuando se busca ahorrar dinero recuperando la barita de un sistema de fluido denso y no se quiere descartar ninguna de las descargas provenientes de la primera centrífuga. La reducción en los costos del lodo, sin sacrificar el control de las propiedades

esenciales del mismo, es el único propósito real y la justificación para usar una centrifuga de decantación. Aunque controla los sólidos finos indeseables, su principal función no es el control del porcentaje total de sólidos en el sistema, sino más bien, mantener en dicho sistema las propiedades aceptables y deseables de flujo. Para evaluar la centrifuga de decantación mecánicamente (Calculo de Fuerza “G”), se aplica la siguiente ecuación: F ”G”= RPM2 x D x 0,0000142

;

Donde: RPM: Revoluciones por minuto de giro del Tambor (en rpm) D: Diámetro del Tambor (en pulgadas) 0,0000142: Constante (en rpm x pulgadas)

43

Para calcular los RPM, se aplica la siguiente ecuación: RPM T= PT x RPM M

;

PM Donde: RPM T: RPM del Tambor (en rpm) RPM M: RPM del Motor (en rpm) PM: Polea del Motor (en pulgadas) PT: Polea del Tambor (en pulgadas)

Selección de las Centrífugas Las unidades de velocidad fijas son más económicas que las de velocidad variable, pero no ofrecen igual versatilidad. Para fluidos costosos base agua y fluidos de emulsión inversa, los cuales además de su alto costo están sometidos a severas medidas legislativas y de protección al medio ambiente, es importante asegurar que los sólidos provenientes del sistema que se descarga al medio ambiente estén lo más secos posible. 

Fluidos Base Agua: Para fluidos de baja densidad es preferible usar unidades de alto volumen y si es posible instalar dos en paralelo. Con cada unidad funcionando a 200 rpm y 2000 rpm, se procesa un alto porcentaje del sistema en circulación. Para fluidos densos, se debe considerar un sistema para la recuperación de barita.



Fluidos de Emulsión Inversa: Debido a limitaciones económicas y legislativas para descartar el fluido, se requieren casi siempre dos unidades para una efectiva remoción de sólidos. Estas necesitan estar dispuestas de forma tal que puedan funcionar tanto en serie como en paralelo y por lo menos una de ellas debe ser de velocidad variable. Se requiere una unidad de alta velocidad si se 44

está trabajando en recuperación de barita para procesar la descarga superior (líquida) proveniente de la primera unidad y remover sus sólidos finos y ultrafinos. Es de suma importancia reconocer que, la remoción de sólidos requiere de una secuencia coordinada de equipos y procesos se separación. En los diseños, existen las Zarandas Primarias las cuales separan las partículas de mayor y menor tamaño usando un set de mallas finas permisibles de acuerdo a los parámetros a manejar. La Trampa de Arena, remueve las partículas grandes que pasan por fugas o través de las mallas dañadas, reduciendo así la cantidad de material que separan los Desarenadores, los cuales separan la arena y una parte de los sólidos menores para facilitar la operación del Deslimador o Desilter. El control correcto y completo de sólidos, requiere de la operación continua de los equipos. El objetivo del proceso es de mantener la calidad del Lodo, siendo este preventivo y no correctivo; la remoción de sólidos, para evitar que sean recirculados controlando la acumulación de coloides, que es el contaminante principal de los Lodos de Perforación. Si el sistema de separación no funciona adecuadamente, la calidad del Lodo merma notablemente. Para lograr el éxito en un Sistema de Control de Sólidos, es indispensable que todos los equipos involucrados en la operación, sean operados adecuadamente, lo que determinara el buen resultado al final de la operación.

45

CAPITULO III INSTALACION DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS La simplicidad es una clave en el uso del equipo, pero esta no se alcanza omitiendo el equipo necesario, compartimientos de lodo o bombas de lodo. Se logra solamente entendiendo las funciones del equipo del sistema de lodos e instalándolos con la idea de una buena operación. La instalación correcta es esencial para obtener una eficiencia máxima de separación del equipo de eliminación de sólidos. Usualmente, el equipo mecánico se instala en un orden decreciente, dependiendo del tamaño de separación que este lleva a cabo. Ya que un desgasificador o separador de gas de lodo, técnicamente no es un equipo eliminador de sólidos, surge una pregunta acerca de su localización. Sin embargo, ya que las bombas centrifugas no operaran en la presencia de un lodo con gas, el lodo debe ser desgasificado antes de la succión de la primera bomba centrifuga. Una “Trampa de Arena” es un compartimiento mal entendido que puede dividir un sistema marginal de lodo, y que es importante en todos los sistemas de lodo (esta trampa se llama también presa de asentamiento y esta ubicada exactamente debajo de las zarandas). Esta puede capturar las partículas mas grandes que taparían o dañarían el equipo (desarenador y deslimador) siguientes en la eliminación de sólidos, si se rompiera la malla o se evitara el paso por la zaranda. La gravedad normal es la fuerza principal actuando sobre estas partículas, de tal modo, que ese compartimiento nunca debe agitarse o usarse como descarga de un hidrociclón. Actualmente, se instala en este tanque la succión del desarenador con la finalidad de mantener el sistema de lodos con un mínimo de sólidos, garantizando la limpieza por partículas que puedan estacionarse en la misma.

46

ZARANDAS PRIMARIAS

3 EN 1

CENTRIFUGA

DISTRI

47

Diagrama de Instalación de Equipos de Control de Sólidos

Instalación Zaranda Primaria 

Acondicionar la superficie de los tanques donde se va a ubicar los Equipos siguiendo el Plano de Distribución.



Ubicar los equipos de manera que descarguen el lodo procesado en el tanque trampa, si es necesario fabricar canales para dirigir el flujo hacia el tanque. Estas deben ser fijadas con tornillos y con tapa protectora empotrada (grating).



Alinear y nivelar los equipos de manera que queden con 30 cm sobresalientes del tanque hacia la descarga sólida.



Ubicar los equipos dejando una separación de 50 cm entre ellos.



Fijar las cuatro esquinas de los equipos a la base de apoyo donde se encuentren, asegurándolos con tornillos ¾” x 2”. El bajante de descarga sólida debe ser canalizada a través de la pantalla, y el bajante de descarga sólida con las siguientes características:

48

A.

Pantalla: 140 cm de ancho en el extremo superior y 70 cm de ancho en el extremo inferior, 20 cm de ancho y 140 cm de altura (120 cm del piso hacia arriba y 20 cm por debajo del piso).

B.

Bajante: 80 cm de ancho, 20 cm de pestaña y la longitud va a depender de la altura del cajón de los ripios.



El Pasillo Frontal de los Equipos debe fabricarse de 1mt de ancho (si aplica) con anclaje y tornillos

pasantes fijados en la parte

superior de la pared del tanque de manera que queden libre 50 cm de pasillo, al restar los 30 cm salientes de las zarandas más los 20 cm de la pantalla. El piso debe ser Anti-Resbalante (grating), la estructura debe ser con tubo estructural de 3” X 3” y ángulo de 1 ½” X 1 ½”, pie de amigo apoyado a las paredes del tanque de 150 cm de longitud con orejas, los tornillos a utilizar deben ser de ¾” X 2”. 

Los Pasamanos se deben fabricar a 110 cm de altura, con tubo estructural de 1 ½” X 1 ½”, rodapiés de 10 cm, fijado con bocina y unir todos los cuerpos con camisas atornilladas.



Instalación Eléctrica: Usar cable del tipo ST o equivalente # 4 x 12. La línea de alimentación debe conectarse directamente al tablero de distribución el cual debe tener salidas de ¾”, sello EYS con su prensa estopa y breaker termo-magnético de 15 amp. En caso de que la tensión sea directa al SCR (Casa de Fuerza) la instalación debe hacerse con plug 3034 o el que establezca la contratista de perforación.



Sistema de Aterramiento: El equipo debe ir aterrado al tanque del sistema y se hará usando conector tipo “L” de 400 y conductor de cobre 2/0, cubierto o desnudo. Se respetará la normativa de aterramiento del taladro en caso de aplicar.

49

Distribuidor de Flujo: 

El Divisor de Flujo se ubicará dependiendo de la disponibilidad del área en el taladro, bien sea sobre el tanque de viaje o sobre una base que le permita estar a 140 cm de altura con respecto a los tanques del sistema, fijado con pasadores con cupillas o tornillos.



Instalar las líneas de flujo hacia las Zarandas Primarias con tubería de 10” de diámetro y conectadas con abrazaderas vitaulicas en la unión con el Divisor de Flujo, y la unión con las Zarandas Primarias se hará con flange de 10”. La línea de 6” que descarga en el tanque de viaje debe conectarse con flange y una válvula mariposa en la salida del equipo.



Instalar pasarelas en la parte delantera del Divisor de Flujo donde se encuentran las divisiones que descargan el flujo y una escalera orientada hacia los tanques del sistema.

Zaranda 3 en 1: 

Ubicar el equipo sobre el tanque de asentamiento o retorno, considerando la distribución de las Zarandas Primarias.



Ubicar las Bombas Centrífugas 6” X 8” o 5” X 6” que alimentarán el Desander y el Desilter lo más cerca posible a los tanques de alimentación.



Desander: Instalar de manera que succione del tanque trampa y la descarga limpia vaya al tanque de asentamiento 1.



Desilter: Instalar la succión desde el tanque asentamiento 1 y la descarga limpia que vaya al tanque retorno o tanque de asentamiento 2.



Instalar las succiones de las Bombas Centrífugas distanciadas de agitadores, descargas, succiones y otros que afecten la eficiencia del equipo.



La línea de alimentación del Desander y Desilter se fabricaran con tubería de 6” de diámetro, desde la Bomba Centrifuga 6” X 8” o 5” X 6”, siempre y cuando las condiciones lo permitan. 50



Utilizar en las líneas de descarga limpia del Desander tubería de 10” u 8” y en el Desilter tuberías de 8” de diámetro, conectadas con abrazaderas vitaulicas respectivamente, siempre y cuando las condiciones lo permitan.



Zaranda 3 en 1: Usar cable ST o equivalente # 4 x 12. Este equipo se instala desde un tablero de distribución con salida de ¾”, debe tener sello EYS con prensa estopa y breaker termo-magnético de 15 amp. En caso que la tensión sea directa desde el SCR (Casa de Fuerza), debe conectarse con un plug 3034.



El equipo debe ir aterrado al tanque del sistema y se hará usando conector tipo “L” de 400 y conductor de cobre 2/0, cubierto o desnudo. Se respetará la normativa de aterramiento del taladro en caso de aplicar.



Bomba del Desander: Usar cable ST o equivalente # 4 x 4. Estas acometidas deben ir directo al SCR (Casa de Fuerza) con plug 1034 o el que establezca la contratista de perforación, y Contactor Térmico de 125 amp. Se deben chequear condiciones

operativas de sus

sistemas de arranque y

desacoplar el motor del cuerpo de la Bomba para verificar el sentido del giro de las mismas. Se deben aterrar en forma independiente a una barra copperware de 5/8” x 2 mt. El conector en el equipo debe ser tipo “L” de 400, el conductor de aterramiento debe ser cable cubierto o desnudo trenzado 2/0 y el conector de barra del tipo KS-29. Se respetará la normativa de aterramiento del taladro en caso de aplicar. 

Bomba del Desilter: Usar cable ST

o equivalente # 4 x 2. Estas

acometidas deben ir directo al SCR (Casa de Fuerza) con plug 1034 o el que establezca la contratista de perforación, y Contactor Térmico de 150 amp. Se deben chequear condiciones

operativas de sus

sistemas de arranque y

desacoplar el motor del cuerpo de la Bomba para verificar el sentido del giro de las mismas. Se deben aterrar en forma independiente a una barra copperware de 5/8” x 2 mt. El conector en el equipo debe ser tipo “L” de 400, 51

el conductor de aterramiento debe ser cable cubierto o desnudo trenzado 2/0 y el conector de

barra del tipo KS-29. Se respetará la normativa de aterramiento del taladro en caso de aplicar.

Centrifuga de Decantación: 

Verificar el tipo de Centrífuga de Decantación y el funcionamiento para el Sistema de ECS.



Inspeccionar la condición del terreno donde se va a ubicar el equipo. Se ubicará el stand lo más cerca posible del tanque retorno, donde la descarga sólida de la Centrifuga de

Decantación este lo más cercana al tanque de

ripios y la descarga limpia al tanque activo. 

Dar altura del stand a 30 cm mínimo por encima de la altura de los tanques activos. Colocar los pines con cupillas de seguridad al stand.



La Centrifuga Decantadora se fijara en las cuatros esquinas con anclajes atornillados.



Se instala la descarga liquida con tubo PVC de 6” de diámetro.



Se instala el bajante descarga sólida con gancho y tornillos, con las siguientes características: 70 cm de ancho, 20 cm de pestaña y la longitud dependiendo de la altura del cajón de los ripios.



Para la alimentación de la Centrifuga Decantadora, se debe utilizar una Bomba Centrífuga 3” X 2” o Bomba Moyno, lo más cerca posible de la succión.



Instalación Eléctrica: a. Centrífuga Decantadora: Usar cable del tipo ST o similar # 4 x 4 directo al SCR (Casa de Fuerza) con plug 1034 o el que establezca la contratista de perforación. b. Bomba Centrífuga o Bomba Moyno: Usar cable del tipo ST o similar # 4 x 12, directo al panel de control de la 52

Centrifuga

Decantadora.

Se

debe

verificar

que

la

calibración del térmico corresponda a la capacidad nominal del motor de la Bomba. Debe desacoplarse el motor del cuerpo de la Bomba Centrifuga para

verificar el sentido de giro de la misma. 

La Centrífuga Decantadora y las Bombas, deben aterrarse independientemente a una barra copperware de 5/8” x 2 mt. El conector en el equipo debe ser tipo “L” de 400, el conductor de aterramiento debe ser cable cubierto o desnudo trenzado 2/0 y el conector de barra del tipo KS-29. Se respetará la normativa de aterramiento del taladro en caso de aplicar.

Tornillo Transportador: 

Verificar el correcto estado de todas las partes mecánicas de los tornillos sin fin, el cual debe estar armado en su totalidad antes de montarse en el stand o soportes.



Ubicar los soportes donde descansará el tornillo sin fin, siguiendo el croquis de los equipos de control de sólidos. Estos soportes deben estar fabricados con material suficientemente fuerte para soportar el peso y movimiento del tornillo.



Se deben colocar dos cuerdas en los extremos del tornillo para guiar al mismo sin necesidad de colocarse el personal debajo del mismo; es muy importante tomar en cuenta este punto ya que por la longitud del tornillo puede voltearse o desprenderse y causar un accidente muy grave.



Se deberá verificar la correcta ubicación de las descargas para las zarandas cuando dichas descargas van acopladas al tornillo, e igualmente verificar que la descarga de ripio del tornillo tenga

53

caída sobre el secador de lodo o en algún otro tornillo que se coloque debajo de este. 

Una vez ubicados ambos tornillos se procede al tendido de los cables y a la instalación eléctrica tomando en cuenta de sujetarlos a lo largo del tornillo con tirrat, de tal manera que no pasen cerca del punto donde descansa la carcasa del tornillo sobre el stand, ya que con el movimiento el mismo puede ser aprisionado y producir futuros cortos eléctricos.



Inmediatamente al ser instalado el tornillo, se deben colocar y asegurarse adecuadamente las cubiertas construidas con grating y ángulos, además de las respectivas tapas ciegas.



Instalar

el sistema de parada de emergencia, con alarma

luminosa, graduada a 15 segundos para el arranque. 

Instalación Eléctrica: Usar cable del tipo ST o similar # 4 x 12 directo al panel principal de alimentación de las zarandas. Debe aterrarse independientemente a una barra copperware de 5/8” x 2 mt. El conector en el equipo debe ser tipo “L” de 400, el conductor de aterramiento debe ser cable cubierto o desnudo trenzado 2/0 y el conector de barra del tipo KS-29. Se respetará la normativa de aterramiento del taladro en caso de aplicar.

Desinstalación: 

Desinstalar eléctricamente todos los Equipos, desconectando a su vez los puntos de aterramiento.



Retirar los anclajes de los Equipos.



Retirar las canales del sitio o área de los tanques.



Retirar los bajantes de descargas sólidas de los Equipos.



Desmontar los techos de los tanques (si aplica). 54



Desinstalar líneas de alimentación y descarga del Desander, Desilter, Zarandas Primarias, Centrífuga Decantadora y Bombas Centrífugas.



Desinstalar los bajantes de descarga sólida y pantallas frontales de los Equipos a desmontar.



Desmontar el Tornillo Transportador y soportes e instalarlo en el suelo, para realizarle limpieza.



Desmontar el equipo al cual ha sido retirada la pantalla frontal y demarcar la zona de Condición Insegura con cinta de seguridad amarilla.



Colocar el equipo en el sitio demarcado para su traslado.



Finalizar la limpieza general de los equipos.



Seccionar el Tornillo Transportador, si es necesario.



Instalarle a la zaranda 3 en 1, las tapas ciegas en cada niple vitaulico. Si es necesario, coloque tapas laterales.



Chequear que todos los seguros estén instalados en los Equipos en forma correcta, frenos de Zarandas, Centrifugas (si aplica).

Traslado: 

Montar los Equipos y Materiales en forma ordenada, para que de esta manera se facilite la labor de descarga de los mismos.



Chequear el aseguramiento de todos los Equipos.



Elaborar las transferencias en forma específica y detallada de los Equipos, Materiales y Herramientas.

55

CAPITULO IV CALCULO DE HUMECTACION PARA RIPIOS Hoja de Toma de Datos: 

Imprimir

el

Formato

(código

02CS-04-03

/

02-CS-04-06),

correspondiente a la Hoja de Toma de Datos, para registrar la información relacionada con: Información General, Información del Ripio Húmedo Descartado y Resultados de la Prueba de Retorta en el Tanque de Succión (solicitar a la Empresa de Fluidos). 

Recolectar aproximadamente ¼ de galón de recortes húmedos descartados por el equipo seleccionado (Zaranda

Primaria,

Zaranda 3 en 1 ó Centrífugas). 

Acondicionar la muestra con el mortero (en caso que lo amerite). La intención de este procedimiento radica en preparar una muestra homogénea evitando la presencia de partículas de tamaños

considerables

que

ocasionen

distorsión

en

el

empaquetamiento. 56

Información General: 

Taladro: Identificar el nombre del Taladro que está ejecutando la Perforación.



Locación: Identificar el nombre de la Localización en la cual se está ejecutando la perforación.



Pozo: Identificar el nombre asignado al Pozo en Perforación.



Nombre del Lodo: Registrar el nombre del Sistema de Fluido de Perforación Empleado.



Cliente: Empresa u Operadora quienes solicitan el Servicio de Equipos de Control de Sólidos.



Fecha de la Muestra: Día, Mes y Año en que se Toma la Muestra.



Serial del Equipo: Número de Control establecido por ESVENCA.



Inclinación: Registrar el ángulo de Inclinación del Equipo en sus condiciones de operación. En caso de realizar la prueba de humectación en los sólidos descartados por la centrífuga decantadora, considerar este renglón como el ángulo de abertura de las ventanas.



Descripción: Identificar el Modelo del Equipo al cual se le está realizando la prueba.



Tipo de Mallas: Colocar el tipo de la Malla de acuerdo a la posición que ocupa en el equipo (1°, 2°, 3° y 4° en caso que lo amerite), especificando PWP (Malla Plana) PMD (Mallas Piramidal).



Profundidad: Registrar la Profundidad al momento de realizar la toma de muestra, expresada en pies (ft).



Galonaje: Registrar el Caudal manejado por las Bombas de Inyección de Lodo al momento de la toma de muestra, expresado en galones por minuto (GPM). 57



ROP: Registrar la Rata de Penetración al momento de la toma de muestra, expresada en pies por horas (ft/hr).



Hoyo: Registrar el Diámetro de la mecha correspondiente a la Fase en cuestión, expresada en pulgadas (in).



Numero de Equipos: Cantidad de Zarandas Primarias instaladas en el Taladro.



Washout: Representa el Grado de inexactitud que tiene la Fase en cuestión, expresada en porcentaje (%).



VE: Registrar la Viscosidad de Embudo practicada al Fluido de Perforación, expresada en segundos (seg).



Formación: Identificar el nombre de la Formación Geológica atravesada al momento de la toma de la muestra.



Litología: Identificar el Aspecto Físico de los recortes provenientes de las formaciones atravesadas.

Información del Ripio Húmedo Descartado: 

Densidad del Ripio Húmedo Descartado: Registrar la densidad (peso) del ripio húmedo descartado por el equipo en evaluación, expresar en libras por galón (lb/gal). Se recomienda el uso de la balanza de lodo de la Empresa de Fluidos.



Masa del Filtro con Lanilla de Acero Nueva: Registrar la masa del filtro de la retorta acondicionado con lanilla de acero nueva para cada prueba, expresar en gramos (gr).



Masa del Envase con tapa: Registrar la masa de la cápsula de la retorta vacía con su tapa, expresar en gramos (gr).



Masa del cilindro Graduado: Registrar la masa del cilindro graduado vacío, asesorarse que se encuentre limpio y seco y que este aforado en porcentaje. En caso que esté aforado en unidades de volumen, el porcentaje de líquido posteriormente destilado se obtiene dividiendo el volumen de líquido entre el volumen total de 58

la retorta y multiplicando por 100 unidades. Expresar en gramos (gr). 

Masa de la Muestra Húmeda con Envase y tapa: Registrar la masa de la cápsula de la retorta con tapa y llena con la muestra del ripio húmedo a evaluar, expresar en gramos (gr).



Masa de Ripio seco con Envase y tapa: Registrar la masa del conjunto completo de retorta (filtro y cápsula) sin destapar y después de enfriar, registrando implícitamente la masa del ripio seco, expresar en gramos (gr).



Masa del Cilindro Precipitado: Registrar la masa del líquido destilado conjuntamente con el cilindro graduado, expresar en gramos (gr).



Porcentaje de Agua: Registrar el porcentaje de agua contenido en el volumen de líquido destilado, expresar en porcentaje de volumen sobre volumen (%v/v).



Porcentaje de Aceite: Registrar el porcentaje de aceite contenido en el volumen de líquido destilado, expresar en porcentaje de volumen sobre volumen (%v/v).



Porcentaje de Sólidos: Registrar el porcentaje de sólidos por sustracción del porcentaje de líquido destilado con relación a 100 unidades de volumen total de la muestra. Expresar en porcentaje de volumen sobre volumen (%v/v).

Resultados de la Prueba de Retorta en el Tanque de Succión: 

Densidad del Lodo: Registrar la densidad (peso) del lodo limpio mediante una muestra tomada en el tanque de succión, expresar en libras por galón (lb/gal). 59



Porcentaje de Agua: Registrar el porcentaje de agua contenido en el lodo limpio mediante la prueba de retorta aplicada a una muestra de lodo obtenida en el tanque de succión.



Porcentaje de Aceite: Registrar el porcentaje de aceite contenido en el lodo limpio mediante la prueba de retorta aplicada a una muestra de lodo obtenida en el tanque de succión.



Porcentaje de Sólidos: Registrar el porcentaje de sólidos contenido en el lodo limpio mediante la prueba de retorta aplicada a una muestra de lodo obtenida en el tanque de succión.

Hoja de Cálculo para Prueba de Retorta: 

Los resultados de masa y volúmenes obtenidos en la prueba de retorta registrados en el Formato (código 02-CS-04-03 / 02-CS-0406) correspondiente a la hoja de toma de datos para el análisis de humectación, se proceden a vaciarlos en el Formato (código 02CS-04-02 / 02-CS-04-05), cuyo Formato posee las ecuaciones matemáticas para realizar los cálculos de la prueba.

Prueba de Humectación Ripios Base Agua e Invertidos / Base Aceite: 

Ingresar los datos de la Información General en el Formato (código 02CS-04-01 / 02-CS-04-04) correspondiente a la Prueba de Humectación de

60

Ripio Base Agua e Invertidos / Base Aceite, ya registrada en el Formato (código 02CS-04-03 / 02-CS-04-06) de la Hoja de Toma de Datos. 

Analizar los resultados obtenidos de humectación de los ripios para el equipo en evaluación y emitir comentarios.

Ejemplo del Cálculo de Humectación Datos de Entrada Reportados en la Retorta

Constante ρag: 1 gr

;

ml Constante ρac: 0,84 gr ; ml ρag: Peso Especifico del Agua ρac: Peso Especifico del Aceite

Volumen de la Retorta Vr= 50 ml Masa de Filtro con Lanilla de Acero Nueva Mfla= 542,33 gr Masa del Envase con Tapa Met= 297,33 gr Masa del Cilindro Graduado Mcg= 65 gr Masa de la muestra húmeda con envase y tapa Mhet= 383,12 gr Masa del Ripio Seco con Envase y Filtro Mrsef= 905,52 gr Masa del Cilindro con Líquido Precipitado Mclp= 82 gr Porcentaje de Agua (% v/v) Pag = 2 Porcentaje de Aceite (% v/v) Pac= 44 Porcentaje de Sólido (% v/v) Psol= 54

61

Masa Total del Conjunto de Retorta con Lanilla: Mtcr= Mfla+Met Mtcr= 839,66 gr Masa del Ripio Húmedo: Mrh= Mhet-Met Mrh= 85,79 gr Masa del Ripio Seco: Mrs= Mrsef-Mtcr Mrs= 65,86 gr Masa del Líquido: Ml= Mclp-Mcg Mrh= 17 gr

Volumen de Agua: Vag= Pag *Vr 100 Vag= 1ml Masa del Agua: Mag= ρag *Vag Mag= 1gr Masa del Aceite: Mac= Pac*Vr*ρag 62

100 Mac= 18,48 gr Porcentaje de Agua (% p/p): % P/P ag= Mag*100 Mrh % P/P ag= 1,17 Porcentaje de Aceite (% p/p): % P/P ac= Mac*100 Mrh % P/P ac= 21,54 Porcentaje de Sólidos (% p/p): % P/P sol= Mrs*100 Mrh % P/P sol= 76,77

Verificación: Verif= % P/P ag+ % P/P ac + % P/P sol Verif= 100 % Error en la Prueba de Retorta: Error= [1-(Mag + Mac + Mrs)]*100 Mrh

63

CAPITULO V CALCULO DE EFICIENCIAS Toma de Parámetros y Datos de Campo: Tomar los parámetros de perforación y datos de campo correspondientes, al momento de recabar las Muestras

de Lodos / Ripios en el equipo a evaluar.

Parámetros de Perforación: 

Galonaje.



ROP. 64



Profundidad.



Litología.



Whashout.



Diámetro del Hoyo. Datos de Campo: 

Taladro.



Locación.



Pozo.



Fecha.



Cliente.



Fecha de Muestreo.



Tipos de Mallas y Mesh.



Número de Equipos.



Inclinación Equipos.



Tipo de lodo.



Viscosidad de Embudo.



Eficiencia Bomba.



Número de Conos.



Diámetro de Conos.



Diámetro del Bowl.



RPM del Bowl.



Relación de Velocidad.



RPM del Conveyor.

Análisis de Eficiencia Zaranda Primaria: 65

Hoja de Toma de Datos de Zaranda Primaria (Formato 02-CS-05-03): En un envase, tome una muestra de lodo limpio debajo de la malla, asegurándose de no meter la mano debajo de la cesta, por seguridad. En un recipiente dispuesto para tal fin, tome una muestra representativa del ripio descartado por el equipo y anote el tiempo de recolección. Tome la muestra de la siguiente manera: Corte un tubo PVC en forma longitudinal y del tamaño de la descarga del equipo. Recolecte el volumen de la muestra sin dejarla derramar en el tiempo determinado. Vierta la muestra recolectada en un envase de volumen conocido para medir

el volumen

recolectado. Tome la densidad de la muestra de lodo limpio bajo la malla y del ripio húmedo descartado utilizando una balanza de lodo API. Obtenga los parámetros de cálculo para la muestra de Ripio Húmedo Descartado, de la forma siguiente: Utilizando una balanza electrónica, establezca los siguientes parámetros para el cálculo de retorta de la Muestra Húmeda: 1. Masa del filtro con lanilla de acero nueva (Mfla) [gr]. 2. Masa del envase con tapa (Met) [gr]. 3. Masa del cilindro graduado (Mcg) [gr]. 4. Masa de la muestra húmeda con envase y tapa (M mhet) [gr].

5. Realice una retorta a la muestra contenida en el cilindro de la misma. 6. Utilizando una balanza electrónica, establezca los siguientes parámetros para el cálculo de retorta de la muestra seca: 6.1 Masa de la muestra seca con envase y filtro (Mrsef) [gr]. 6.2 Masa del cilindro con líquido precipitado (Mclp) [gr]. 6.3 Obtenga los porcentajes en V/V del agua, aceite y sólidos de la muestra de la siguiente manera: 66

6.4 Observe el volumen de agua contenido en el cilindro graduado (%Vw). 6.5 Observe el volumen de aceite contenido en el cilindro graduado (%Voil). 6.6 Obtenga el porcentaje de sólidos de la muestra, realizando: 100-%Vw%Voil. Hoja de Cálculo para Prueba de Retorta Zaranda Primaria (Formato 02-CS-05-02): 

Obtenga los parámetros para la muestra de Ripio Húmedo Descartado.



Introduzca los valores de los parámetros obtenidos en la Hoja de Calculo para Prueba de Retorta, en la sección de Muestra Ripio Húmedo Descartado.



Obtenga los parámetros para la muestra de Lodo Bajo la Malla.



Introduzca los valores de los parámetros obtenidos en la Hoja de Calculo para Pruebas de Retorta, en la sección de Muestra de Lodo Bajo la Malla.



Introduzca los valores de Densidades, Tiempo y Volumen de Recolección de las muestras obtenidas, en la Hoja de Cálculo para Pruebas de Retorta, en la sección Cálculo de Flujo Volumétrico.

Hoja de Análisis de Eficiencia Zaranda Primaria (Formato 02-CS-05-01):  Introduzca los parámetros de Perforación y los Datos de Campo en la Hoja Análisis de Eficiencia Zaranda 

Analice los resultados de

Primaria. Eficiencia Zaranda Primaria y genere los

comentarios.

Análisis de Eficiencia Zaranda 3 en 1: Hoja de Toma de Datos Zaranda 3 en 1 (Formato 02-CS-05-06): 67



En un envase, tome una muestra del Ripio Húmedo entrando a la malla y anote el tiempo de recolección de la misma. Vierta la muestra recolectada en una vasija de volumen conocido para medir el volumen recolectado.



En un envase, tome una muestra de Lodo Limpio debajo de la Malla, asegurándose de no meter la mano debajo de la cesta, por seguridad.



En un recipiente dispuesto para tal fin, tome una muestra representativa del Ripio Descartado por la Zaranda y anote el tiempo de recolección.



Tome la muestra de la siguiente manera: Corte un tubo PVC en forma longitudinal y del tamaño de la descarga de la zaranda. Recolecte el volumen de la muestra sin dejarla derramar en el tiempo determinado. Vierta la muestra recolectada en un envase de volumen conocido para medir

el

volumen recolectado. 

Tome la densidad de las Muestras del Ripio Húmedo entrando a la malla, Lodo Limpio debajo de la malla y del Ripio Húmedo Descartado, utilizando una balanza de lodo API.

Hoja de Cálculo para Prueba de Retorta Zaranda 3 en 1 (Formato 02-CS-05-05): 

Obtenga los parámetros para la Muestra de Entrante a la malla.



Introduzca los valores de los parámetros obtenidos, en la Hoja de Cálculo para Prueba de Retorta Zaranda 3 en 1, en la sección Muestra de Lodo Entrante.



Obtenga los parámetros para la Muestra de Ripio Húmedo descartado.



Introduzca los valores de los parámetros obtenidos, en la Hoja de Cálculo para Prueba de Retorta Zaranda 3 en 1, en la sección Muestra de Ripio Húmedo Descartado. 68



Obtenga los parámetros para la Muestra de Lodo Bajo la Malla.



Introduzca los valores de los parámetros obtenidos, en la Hoja de Cálculo para Prueba de Retorta Zaranda 3 en 1, en la sección Muestra de Lodo Bajo la Malla.



Introduzca los valores de densidades, tiempo y volumen de recolección de las muestras en la Hoja de Cálculo para Prueba de Retorta Zaranda 3 en 1, en la sección Cálculo de Caudal. Análisis de Eficiencia Zaranda 3 en 1 (Formato 02-CS-05-04):



Introduzca los parámetros de perforación y los datos de campo en la Hoja de Análisis de Eficiencia Zaranda 3 en 1.



Analice los resultados de Eficiencia Zaranda 3 en 1 y genere los comentarios.

Análisis de Eficiencia Hidrociclón (Desander y Desilter): Hoja de Toma de Datos Hidrociclón (Formato 02-CS-05-09): 

En un envase, tome una Muestra de Lodo Entrando al Cono y anote el tiempo de recolección de la misma y la densidad. Vierta la muestra recolectada en una vasija de volumen conocido para medir el volumen recolectado.



En un envase, tome una Muestra de Lodo Limpio Descartado por el Cono

y anote el tiempo de recolección de la misma y la densidad. Vierta la muestra recolectada en una vasija de volumen conocido para medir el volumen recolectado. 

En un envase, tome una muestra de Lodo en Descarte Sólida por el Cono y anote el tiempo de recolección de la misma y la densidad. Vierta la muestra recolectada en una vasija de volumen conocido para medir

el volumen

recolectado.

69

Hoja de Cálculo Prueba de Retorta Hidrociclón (Formato 02-CS-05-08): 

Obtenga los parámetros para la Muestra de Lodo Entrando al Cono.

 Introduzca los valores de los parámetros obtenidos, en la Hoja de Calculo Prueba de Retorta Hidrociclón, en la sección Muestra de Lodo Entrante. 

Obtenga los parámetros para la Muestra de Lodo Limpio.

 Introduzca los valores de los parámetros obtenidos, en la Hoja de Calculo Prueba de Retorta Hidrociclón, sección Muestra de Lodo Limpio. 

Obtenga los valores para la Muestra Descarga Sucia.



Introduzca los valores de los parámetros obtenidos, en la Hoja de Calculo Prueba de Retorta, en la sección Muestra de Descarga Sucia.



Introduzca los valores de densidades, tiempo y volumen de recolección de las muestras en la Hoja de Cálculo Prueba de Retorta Hidrociclón, sección Cálculo de caudal. Análisis de Eficiencia Hidrociclón (Formato 02-CS-05-07):



Introduzca los parámetros de perforación y los datos de campo en la Hoja Análisis de Eficiencia para Hidrociclón.



Analice los resultados de Eficiencia Hidrociclón y genere los comentarios.

Análisis de Eficiencias Centrifuga Decantadora: Hoja de Toma de Datos Centrifuga Decantadora (Formato 02-CS-05-12): 

En un envase, tome una Muestra de Lodo a la Entrada de la Centrifuga Decantadora y anote el tiempo de recolección de la misma y la densidad. Vierta la muestra recolectada en una vasija de volumen conocido para medir el volumen recolectado.



En un envase, tome una Muestra del Lodo Limpio Descartado por la Centrifuga Decantadora y anote el tiempo de recolección de la misma y la

70

densidad. Vierta la muestra recolectada en una vasija de volumen conocido para medir el volumen recolectado. 

En un envase, tome una Muestra del Ripio Húmedo Descartado de la Centrifuga Decantadora y anote el tiempo de recolección de la misma y la densidad. Vierta la muestra recolectada en una vasija de volumen conocido para medir el volumen recolectado.

Hoja de Cálculo de Prueba de Retorta Centrifuga Decantadora (Formato 02-CS-0511): 

Obtenga los parámetros para la Muestra de Lodo Entrando a la Centrífuga Decantadora.



Introduzca los valores de los parámetros obtenidos, en la Hoja de Calculo de Prueba de Retorta Centrifuga Decantadora, sección Muestra de Lodo Entrante.



Obtenga los parámetros para la Muestra de Ripio Húmedo de la Centrífuga Decantadora.



Introduzca los valores de los parámetros obtenidos, en la Hoja de Cálculo de Prueba de Retorta Centrifuga Decantadora, sección Muestra de Ripio Húmedo Descartado.



Obtenga los parámetros para la Muestra de Lodo Limpio de la Centrífuga Decantadora.



Introduzca los valores de los parámetros obtenidos, en la Hoja de Calculo de Prueba de Retorta Centrifuga Decantadora, sección Muestra de Lodo Limpio.

Análisis de Eficiencia Centrifuga Decantadora (Formato 02-CS-05-10): 

Introduzca los parámetros de perforación y los datos de campo en la Hoja Análisis de Eficiencia Centrifuga Decantadora.

71



Analice los resultados de

Eficiencia Centrifuga Decantadora y genere los

comentarios.

CAPITULO VI LODOS DE PERFORACION Es él termino comúnmente usado para los fluidos de perforación, el cual se puede definir como el líquido elaborado y utilizado para facilitar la perforación del pozo; constituido básicamente de agua (lodo base agua) o aceite (lodo base aceite), a los cuales se le agregan ciertos productos químicos con la finalidad de lograr las 72

propiedades deseadas según el programa de perforación. Las propiedades del lodo son alteradas por los sólidos naturales o de producción industrial, disueltos y/o suspendidos.

Funciones del Lodo de Perforación Las funciones más importantes de un sistema de lodo de perforación son las siguientes: 

Transportar los sólidos perforados desde el fondo del hoyo hasta la superficie.



Sostener las paredes del hoyo, impidiendo que estas se derrumben.



Controlar la presión dentro de la formación que esta siendo perforada.



Enfriar la mecha y lubricar la sarta de perforación.



Limpia la mecha en el fondo del hoyo.



Suspende los ripios mientras la circulación es interrumpida (Ej: Durante una conexión de tuberías).



Información exacta y segura del pozo (muestras de ripios, operaciones de registros, etc.).



Efecto de flotación, soportara parte de la tubería de perforación.



Transmite la fuerza hidráulica a la mecha.



Permite la remoción de los ripios en la superficie.

Entre estas 10 funciones,

las siguientes son consideradas como las más

importantes:

73



El lodo de perforación lleva los sólidos de formación, cortados por la mecha desde el fondo del hoyo hasta la superficie. La remoción de los cortes en superficie es esencial para poder continuar con la perforación.



Los lodos de perforación controlan las presiones dentro de la formación que está siendo perforada. La presión ejercida por el lodo contra las paredes del hoyo impide que los fluidos de la formación se vengan hacia el hoyo. De esta forma se reduce el riesgo de posibles reventones.



El lodo de perforación protege y soporta las paredes del hoyo, lo cual ayuda a prevenir que las paredes se derrumben, formando un hoyo más grande o lleven a pegas de tubería, incrementando por tales motivos los costos en la perforación del pozo.



Los lodos enfrían la mecha y lubrican la sarta de perforación. Esto aumenta la vida útil de las mechas y de las sartas, se reduce el tiempo requerido para cambiar la mecha y también reducen los costos de reemplazo de tubería.

Propiedades de los Lodos de Perforación La cantidad de un fluido de perforación necesaria para desempeñar sus funciones depende de las diferentes propiedades del lodo, siendo estas controladas por los equipos de control de sólidos, para que permanezcan entre los rangos requeridos según el programa de perforación.

Es

Densidad la medida de la masa del lodo en un volumen dado. El instrumento

utilizado para medir la densidad es una balanza para lodo (ver figura Nº 1); el instrumento consta de una taza de volumen constante con un brazo de palanca y una placa superior calibradora para leer directamente la densidad del fluido en lb/gal (Agua = 8,33 lb/gal); y el gradiente de presión en psi/pie (Agua = 0,433 psi/pie); o en libras por pie cúbico (Agua = 62,4 lb/pie3). La densidad del lodo es relacionada a la gravedad específica del fluido. La gravedad específica es la razón de la densidad de un material a la densidad del agua. 74

El agua pura tiene una gravedad específica de 1.0. Un material dos veces mas pesado que el agua tendrá una gravedad especifica de 2.0. Los sólidos de baja gravedad tienen una gravedad específica promedio de 2.6; es decir, estos sólidos son 2.6 veces más pesados que el mismo volumen de agua.

Fig. Nº 1. Balanza de lodo.

Viscosidad Es la medida de la resistencia de un lodo a fluir como un líquido y es una de las propiedades claves del lodo. Al aumentar la cantidad de sólidos o área de superficie expuesta en un lodo, se incrementa la resistencia a fluir como un líquido y por lo tanto se incrementa la viscosidad. La viscosidad es rutinariamente medida en los taladros con un embudo (Mesh Funnel) y una jarra (ver Figura Nº 2).

75

Fig. Nº 2. Embudo y Jarras. La viscosidad es medida; llenando el embudo con una muestra de lodo, luego permitiendo que el lodo fluya por la parte inferior, mientras se mide el tiempo en segundos que tarda en llenarse la taza de lodo aforada en un cuarto de galón. A esta viscosidad se le llama viscosidad de embudo y se registra como segundos por cuarto.

Viscosidad Plástica La viscosidad plástica del lodo es la resistencia a fluir, causada por la fricción mecánica entre las partículas suspendidas y la viscosidad de la fase liquida continua; en términos prácticos la viscosidad plástica depende del tamaño, forma y número de partículas. Cuando en el lodo se aumentan los sólidos la viscosidad plástica también se aumenta. La viscosidad plástica es medida con un viscosímetro rotacional (ver figura Nº 3) y se expresa en centipoise (gramos por centímetro-segundo).

76

Fig. Nº 3. Viscosímetro Rotacional

Punto Cedente Es la parte de resistencia al flujo que mide las fuerzas positivas o negativas entre las partículas dentro del lodo. El punto cedente es medido con un viscosímetro y expresado en lb/100pie2; internacionalmente se mide en dinas /cm2.

Potencia de Geles Es una función de las fuerzas ínter-partículas y dan una idea de la cantidad de gelación (espesura o alta viscosidad) que se puede formar después de parar la circulación y el lodo permanece estático por un periodo de tiempo. La potencia de geles es reportada a los 10 segundos iníciales y a los 10 minutos. La potencia de geles es medida también con un viscosímetro y expresada en lb/100pie2.

77

Contenido de Sólidos Es el porcentaje de volumen de sólidos totales en el lodo. Para determinar el porcentaje de sólidos se toma una muestra de lodo y se llena el recipiente de la Retorta (ver figura Nº 4); que tiene un volumen constante. La muestra es entonces calentada hasta evaporar la parte liquida; la cual es condensada y depositada en un cilindro graduado. El volumen inicial de la muestra

menos la cantidad totales del fluido

condensado (aceite + agua), nos da como resultado el contenido de sólidos totales en el lodo.

Fig. Nº 4. Retorta.

Porcentaje de Arena Se refiere a aquellas partículas cuyo tamaño es mayor a 74 micrones (es el tamaño de partículas sólidas que no se pueden colar por una malla de 200 mesh). Este porcentaje es medido, lavando una cantidad determinada de lodo y pasándola por un dispositivo o tamiz que tiene una malla 200. Los sólidos que no pasan a través de la malla son medidos como porcentaje por volumen y registrado como porcentaje de arena.

78

Filtrado El filtrado y la formación de la torta de pared (capa delgada de sólidos del lodo formada en las paredes del hoyo debido a que él liquido atraviesa las paredes de la formación y no así los sólidos que son retenidos porque su tamaño es mayor que el de los poros de la roca), son funciones que el lodo debe cumplir; la generación de esta costra en las paredes del hueco impide que el lodo o filtrado de este, siga saliendo del pozo hacia la formación; y se produzca una perdida de filtrado. El Instrumento utilizado para medir el filtrado es una filtro prensa (ver figura Nº 5). La muestra del lodo es colocada en el filtro-prensa y sobre un papel filtro. La presión es elevada a 100 psi, la cantidad de fluido que emana de la muestra en 30 minutos es medida en mililitros; y registrada como ml/ 30 min. El papel filtro mostrara la torta que se ha formado con los sólidos y debe ser evaluada de acuerdo a las especificaciones API.

Fig. Nº 5. Filtro Prensa.

79

Propiedades Químicas Esta categoría incluye mediciones del pH, alcalinidad, cloruros, contenido de calcio, contenido de sal y otras propiedades que afectan el comportamiento del lodo de perforación. Algunas de estas propiedades son controladas mediante la adición de ciertos químicos que espesan, adelgazan, precipitan, dispersan, emulsifican, lubrican o en otras palabras adecuan el lodo de acuerdo a las condiciones de perforación, por ejemplo soda cáustica puede ser adicionado a lodos de agua

salada para

mantener un nivel de pH alto; lo cual hace que los dispersantes sean más efectivos y reduce la corrosión.

Tipos de Lodos de Perforación Los fluidos de perforación son generalmente categorizados como: Lodo Base Agua, son aquellos lodos en los cuales él liquida base es el agua; Lodo Base Aceite en los cuales la fase liquida es aceite. También son categorizados como lodos pesados, cuando se le ha agregado un material pesante para aumentar la densidad y lodos livianos, que son los

lodos que no tienen cantidades significativas de

materiales densificantes y su densidad generalmente es inferior a 11 lb/gal.

Lodo Inicial Fluido utilizado en la parte inicial o superficial de la perforación, generalmente es agua viscosificada. Este lodo se utiliza generalmente para perforar los primeros cien pies del hoyo. Es un lodo base agua y de bajo peso, formado por agua y sólidos naturales de las formaciones que están siendo perforadas; puede contener algo de arcilla comercial, agregada para aumentar la viscosidad y mejorar la torta o revestimiento de las paredes del hoyo.

80

Lodo Natural Los lodos naturales, algunas veces llamados lodos nativos son generalmente base de agua y livianos que contienen la mayoría de los sólidos perforados, algo de bentonita y cantidades pequeñas de químicos que deben ser utilizados para mejorar la calidad de la torta de filtrado y prevenir problemas en el hoyo. Este tipo de lodo es usado frecuentemente después del lodo inicial. Se perfora con este lodo los siguientes 100 pies del hoyo.

Lodos Tratados Químicamente Son lodos a base de agua,

a los cuales se les agregan químicos para

controlar las propiedades físicas y químicas. La bentonita es adicionada

para

aumentar la viscosidad y controlar el peso o densidad. Estos lodos son utilizados donde se espera se puedan presentar los problemas más severos en el hoyo. Lodos con bajo contenido de químicos, son generalmente en base de agua y livianos, son usados en zonas del hoyo de poco riesgo. Los lodos de alto contenido de químicos, son usados en base de agua y pesados, contienen altas cantidades de químicos, arcillas, aditivos y barita; para mantener un estricto

control de las propiedades del fluido. Son generalmente

tratados con lignosulfonato y son también llamados lodos lignosulfonatos. Se utilizan para zonas del hoyo donde se espera se presenten problemas en la perforación, de todos los lodos

tipo de agua este es él más costoso de mantener. A mayor

profundidad del hoyo, se debe mantener el peso del lodo, las concentraciones de los químicos y hacer un buen control de sólidos para minimizar los riesgos (como pega de tubería). Los lodos de bajo porcentaje de sólidos, son base de agua y lodos livianos conteniendo menos de 10% de sólidos perforados (de 1 % a 5 % es un límite normal). Generalmente hablando mientras más bajo sea el contenido de sólidos más rápido perforara la mecha. Estos lodos son costosos de mantener porque el porcentaje de sólidos, químicos y la propiedad de pérdida de filtrado se deben

81

mantener en un valor cercano al valor critico. Por esto es importante que todos los equipos de control de sólidos trabajen de forma eficiente. Los polímeros, es un tipo especial de lodo con bajo porcentaje de sólidos, generalmente para lodos base agua. Contiene materiales sintéticos para controlar la viscosidad y obtener una buena limpieza del hoyo, mientras se mantiene bajo contenido de sólidos. Los lodos polímero son costosos y en ocasiones difíciles de tratar por lo que a veces requieren de técnicas especiales para el control y manejo de sólidos. Lodos tratados con calcio, es un tipo especial de lodo en base agua (generalmente lodo pesado) el cual tiene cal o sulfato de calcio agregado, estos lodos son utilizados para prevenir que formaciones tipo lutitas se derrumben en el hoyo, ocasionando pega de tubería o la pérdida del hoyo. Es importante conocer de este tipo de lodos porque las mallas en el equipo de control de sólidos pueden ser taponadas fácilmente por una dura costra, esto ocurre cuando los químicos reaccionan con el calcio disuelto en el agua de dilución. Lodos con Agua Salada, son usados en base de agua y pueden ser lodos livianos o lodos pesados. Lodos con agua de mar, son lodos en base agua en los cuales el agua de mar es el componente principal y únicamente el agua de mar es utilizada para dilución, se pueden usar en lodos livianos y lodos pesados pero muy pocas veces son utilizados por encima de 12 lb/gal. Se utilizan con más frecuencia en área costa afuera, bahías donde no hay disponibilidad de agua fresca. Las mallas del equipo de control de sólidos no deben ser lavadas constantemente con esta agua porque se pueden taponar con depósitos de calcio formados. Lodos con salmuera, Son lodos base agua que contienen la cantidad máxima de sales que pueden ser disueltas en el lodo. Son utilizadas para perforar formaciones de sal, se debe tener cuidado con este tipo de lodos porque también taponan las mallas del equipo de control de sólidos, cuando la sal se seca y se empasta en las mallas; para limpiarlas se debe utilizar agua fresca pero cuidando de no alterar la composición química del lodo.

82

Lodo verdadero Base Aceite, es el lodo cuya fase liquida consiste de 90 % 95 % de aceite con 5 % - 10 % de agua emulsionada dentro del aceite. Generalmente utilizan materiales de tipo asfáltico suspendidos en él líquido para mantener la viscosidad y controlar la pérdida de fluido. Lodo Invertido, son lodos en los cuales la fase liquida consiste de 60 % - 90 % de aceite DIESEL, con un 10 % - 40 % de agua emulsionada dentro del aceite. En este lodo, agua y químicos son utilizados juntos para controlar la viscosidad y las pérdidas de fluido. El lodo invertido da buena protección al hoyo y son los lodos base aceite más comúnmente usados.

83

CAPITULO VII CALCULO DE VOLUMEN GENERADO Factores que Afectan el Volumen de Ripios Generados

Factores Físicos  Diámetro de la Mecha  Profundidad  Humectación  Expansión  Arreglo de los Cortes de Perforación

Factores Operacionales  Limpiezas de Tanques  Píldoras Viscosas  Orientación del Hoyo  Repaso del Hoyo  Equipos de Control de Sólidos

84

Calculo Teórico del Volumen Generado Volumen de Ripios Generados =

(D)2 x P

;

1029,4 Donde: D: Diámetro del Hoyo (pulgadas) P: Profundidad (pies) 1029,4: Constante (pulgadas2 x pies / barriles) Esta ecuación matemática, nos da como resultado el volumen generados en unidades de BARRILES. Para Obtener el resultado en metros cúbicos, se realiza la siguiente ecuación: Volumen de Ripios Generados =

(D)2 x P x 0,15898

;

1029,4 Donde: D: Diámetro del Hoyo (pulgadas) P: Profundidad (pies) 1029,4: Constante (pulgadas2 x pies / barriles) 0,15898: Conversión de barriles a metros cúbicos (m 3)

85

Si el Hoyo ha sido ampliado, se aplica la siguiente ecuación: Volumen de Ripios Generados = (DF - DI)2 x P x 0,15898

;

1029,4 Donde: Df: Diámetro final ampliado (pulgadas) DI: Diámetro Inicial (pulgadas) P: Profundidad (pies) 1029,4: Constante (pulgadas2 x pies / barriles) 0,15898: Conversión de barriles a metros cúbicos (m 3)

86