Universidad Nacional de Ingeniera

CONTROL DE FILTRACION DEL FLUIDO DE PERFORACIONUNIFIPP

PROFESOR: UNIFIPP

ING. CANTO ESPINOZA,DANIELINTEGRANTE:RODRIGUEZ ROBLES GUSTAVO

CONTROL DE FILTRACION DEL FLUIDO DE PERFORACION

INDICEINDICE 2OBJETIVOS3CAPITULO I. MARCO TEORICO 4CAPTULO II. EQUIPOS Y MATERIALES 8 CAPITULO III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 9CAPITULO IV. CLCULOS Y RESULTADOS12CAPITULO V. CONCLUSIONES14CAPITULO VI. RECOMENDACIONES14CAPITULO VII. APORTES16CAPITULO VIII. BIBLIOGRAFIA16

OBJETIVOS

Como objetivo principal es determinar los volmenes de filtrado en distintos tiempo y el espesor de la costra formada.Conocer aspectos generales y fundamentales sobre la prdida de filtrado, con el fin de realizar operaciones de control, evitar problemas en el pozo y optimizar la perforacin.Determinar la calidad de la costra formada por la muestra de lodo preparada segn la norma API.Conocer acerca del fenmeno de filtracin y los factores que la afectan.Aprender el uso correcto y adecuado de los equipos de laboratorio (EQUIPO DE FILTRACION API) utilizados, con la finalidad de aplicarlos en el campo.Interpretar los resultados mediante grficas, evaluando los valores obtenidos.

CAPITULO IMARCO TEORICO

FUNDAMENTOS DE LA FILTRACIONLos fluidos de perforacin son lechadas que se componen de una fase lquida y partculas slidas. La filtracin se refiere a la accin mediante la cual la presin diferencial hace entrar a la fase lquida del lodo de perforacin dentro de una formacin permeable. Durante este proceso, las partculas slidas son filtradas, formando un revoque (ver la Figura 1).

Los sistemas de lodo deberan estar diseados para sellar las zonas permeables lo ms rpido posible con revoques lisos y delgados. En las formaciones muy permeables con grandes gargantas de poros, el lodo entero puede invadir la formacin (segn el tamao de los slidos del lodo). Para estas situaciones, ser necesario usar agentes puenteantes para bloquear las aberturas, de manera que los slidos del lodo puedan formar un sello. Los agentes puenteantes deben tener un tamao aproximadamente igual a la mitad del tamao de la abertura ms grande. Dichos agentes puenteantes incluyen el carbonato de calcio, la celulosa molida y una gran variedad de materiales de prdida de circulacin. La filtracin ocurre bajo condiciones tanto dinmicas como estticas, durante las operaciones de perforacin. La filtracin bajo condiciones dinmicas ocurre mientras el fluido de perforacin est circulando. La filtracin esttica ocurre en otros momentos durante las conexiones, los viajes o cuando el fluido no est circulando. Normalmente, la prueba de baja temperatura, baja presin se llama prueba de filtracin de API. El procedimiento de filtracin de API es realizada durante 30 minutos a temperatura ambiente con una presin diferencial de 100 psi a travs del papel filtro. Las variaciones de temperatura afectan esta prueba; por lo tanto se recomienda realizar esta prueba cada vez a ms o menos la misma temperatura. En la gama de temperaturas de 70 a 140F, el volumen de filtrado aumentar en un 50% o aproximadamente 10% por cada aumento de temperatura de 15. El volumen de filtrado de API es indicado por los centmetros cbicos (cm3) de filtrado captado despus de 30 minutos. El espesor del revoque de API que se ha depositado durante la prueba de filtracin de API est indicado en 1/32 de pulgada.

TEORA DE FILTRACIN

Para que la filtracin pueda ocurrir, tres condiciones son necesarias:1. Debe haber un lquido o un fluido lquido/lechada de slidos.2. Debe haber un medio permeable. 3. La presin del fluido debe ser ms alta que la presin del medio permeable.Durante la perforacin, se hace circular un fluido a travs del pozo. Se perforan zonas permeables como las areniscas y se mantiene generalmente la presin hidrosttica de la columna de lodo a una presin superior a la presin poral. Una vez que estas condiciones se han satisfecho, un revoque de slidos de lodo se acumula sobre las formaciones permeables. Mientras tanto, la fase lquida del lodo, es decir el filtrado, fluir a travs del revoque y dentro de la formacin. El espesor del revoque y la profundidad de invasin de filtrado son controlados por la concentracin de slidos, la presin diferencial, la permeabilidad del revoque y el tiempo de exposicin. Durante la exposicin inicial de una formacin permeable a un fluido de perforacin, cuando los slidos del lodo estn formando un revoque de baja permeabilidad en el pozo, se produce una alta tasa de filtracin y los slidos finos del lodo invaden la formacin. Esta alta tasa de filtracin inicial se llama prdida instantnea.

FILTRACIN ESTTICA

La filtracin esttica ocurre bajo condiciones estticas, es decir en cualquier momento en que el lodo no est circulando. Varios factores controlan la tasa de filtracin bajo estas condiciones. La ley de Darcy, un modelo clsico de flujo de fluido, ayuda a identificar los factores que afectan la filtracin. Tambin se puede usar par ilustrar el volumen de filtrado y el espesor del revoque.La ley de Darcy se aplica al flujo de fluidos a travs de materiales permeables (arena, arenisca o revoque). Puede ser usada para establecer la relacin entre la tasa de filtracin y la permeabilidad, superficie de la seccin transversal, presin diferencial, viscosidad del filtrado y espesor del revoque (ver la Figura 2).

La ley de Darcy se puede escribir de la siguiente manera:

Donde: q = Caudal de filtrado (cm3/seg)k = Permeabilidad (darcys)A = Superficie de la seccin transversal (cm2)P = Presin diferencial (atmsferas) = Viscosidad (cP)h = Espesor del revoque (cm)

Como lo ilustra esta ecuacin, la prdida de filtrado es inferior cuando la permeabilidad del revoque es ms baja, la superficie es ms pequea y la presin diferencial es ms baja. La filtracin tambin disminuye cuando la viscosidad del filtrado y el espesor del revoque aumentan, siempre que el revoque ms grueso tenga la misma permeabilidad.

Durante los periodos estticos, el espesor del revoque aumenta con el tiempo, pero la velocidad de deposicin disminuye. Un revoque grueso puede causar numerosos problemas y debera evitarse. Por lo tanto, la filtracin esttica es la principal preocupacin y sera conveniente que cualquier situacin de perforacin sufriera la menor prdida posible de filtrado

El espesor del revoque, h, puede ser definido matemticamente de la siguiente manera:

Donde: VF = Volumen de filtradoFSLDS-LODO = Volumen de la fraccin de slidos en el lodoFSLDS-REVOQUE = Volumen de la fraccin de slidos en el revoque

Sustituyendo esto en la ley de Darcy y resolviendo (integrando) para el volumen de filtrado:

Donde: t = Tiempo

FACTORES QUE AFECTAN LA FILTRACIN

TiempoCuando todas las otras condiciones son constantes (presin, superficie, viscosidad, permeabilidad), la tasa de filtracin y la velocidad de crecimiento del revoque disminuyen progresivamente con el tiempo, de la manera pronosticada por la ley de Darcy.Para pronosticar el volumen de filtrado, VF2, sobre un periodo de tiempo considerado, t2, a partir de una medida de filtracin, VF1, tomada a un periodo de tiempo, t1, el volumen de filtrado captado estar en funcin de la raz cuadrada de la relacin entre los dos intervalos de tiempo:

Donde: VF2 = Volumen de filtrado desconocido a un tiempo t2VF1 = Volumen de filtrado al tiempo t2t2 = Periodo de tiempo consideradot1 = Periodo de tiempo para VF1

Si el volumen de filtrado, VF1, se mide despus de 1 hora y de nuevo despus de 4 horas, el segundo volumen de filtrado, VF2, ser 2 veces el volumen del primer filtrado, y no 4 veces el volumen

PROBLEMAS POTENCIALES RELACIONADOS CON LA INVASION EXCESIVA DE FILTRADO:

1. Daos a la formacin causados por la invasin de filtrado y slidos. La zona daada est ubicada a una profundidad demasiado grande para que pueda ser reparada mediante perforacin o acidificacin. Los daos pueden consistir en precipitacin de compuestos insolubles, cambios de humectabilidad, cambios de permeabilidad relativa respecto al aceite o al gas, taponamiento de la formacin por finos o slidos, y el hinchamiento de las arcillas in-situ.

2. Prueba invlida de muestreo del fluido de la formacin. Las pruebas de flujo del fluido de la formacin pueden dar resultados que se refieren al filtrado y no a los fluidos del yacimiento.

3. Dificultades en la evaluacin de la formacin causadas por la invasin excesiva de filtrado, la mala transmisin de las propiedades elctricas a travs de revoques gruesos, y posibles problemas mecnicos al bajar y recuperar las herramientas de registro.

4. Las zonas de aceite y gas pueden pasar desapercibidas porque el filtrado est desplazando a los hidrocarburos, alejndolos del pozo, lo cual dificulta su deteccin.

CAPITULO IIEQUIPOS Y MATERIALES

Filtro prensa Una celda Papel de filtro Cronmetro Probeta graduada Bentonita Barita Polypac Agua dulce Agitador (Hamilton Beach) Balanza elctrica Vaso metlico Balon de nitrgeno Horno Vernier

CAPITULO IIIPROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Preparar el fluido de perforacin como ya se viene haciendo en los laboratorios anteriores utilizando cierta cantidad de barita, bentonita, polypac, agua (22.5g de bentonita, 25g de barita, 1.2g de polypac y 350 cc de agua para nuestro grupo).

EL fluido de perforacin es vertido hacia la celda hasta ocupar los de su capacidad total, luego colocamos el papel filtro de forma circular del mismo dimetro que la celda de manera que tape la celda, de enseguida tapar la celda verificando que el empaque este correctamente puesto para iniciar la prueba.

3.3 Previamente ya preparado la presin en la prensa de 100psi utilizando nitrgeno, se empieza en poner la celda invertida en la prensa y se libera la presin a 100psi. Una vez que se libera la presin empezar a contar la cantidad de filtrado cada 3 minutos durante 30 minutos.

Una vez terminado los 30 minutos cerrar la presin en la prensa, verificar que la presin haiga sido descargada y luego abrimos la celda.

Se podr observar que en el papel filtro se ha formado una costra, limpiar la costra con agua y de enseguida llevarla al horno para secarla. Finalmente una vez secada la costra sacarla del horno y medir con el vernier el espesor de la costra.

CAPITULO IVCLCULOS Y RESULTADOS

Resalto que a nuestro grupo le corresponde el lodo 1

Composicin del lodo:

El lodo utilizado consta de las siguientes composiciones:

Bentonita (g)Barita (g)Agua (cm3)

Lodo 1(mi grupo)35253501g de New Drill

Lodo 235103500.3 de Pam

Resultados de la prueba de filtracin API:

Universidad Nacional de Ingeniera

Los resultados para la prueba de filtracin API son:8

Lodo 1:

Tiempo (min)Volumen de filtrado acumulado (cm3)

34

66

98

129

1510

1810

2111

2412

2713

3013

El espesor del revoque:

Lodo 1: 0.55mm o 0.692 (1/32 pulg)

Graficas:

Lodo 1:

CAPITULO VCONCLUSIONESCon los datos obtenidos del laboratorio y segn las grficas mostradas en el informe podemos concluir:Uno de los factores que afectan al filtrado es el tiempo estando la presin, permeabilidad, superficie y viscosidad constantes, esto es justo las condiciones que tenemos para nuestro sistema de lodo ya que solo variara en tiempo. Entonces cuando ocurre esto existe una relacin de volmenes de filtrado a diferentes tiempos que es pronosticada por la ley de darcy:

Es por eso que en las grficas mostradas en este informe se observa ms o menos una pendiente constante para la grfica volumen de filtrado versus raz cuadrada del tiempo, sin embargo existe una desviacin de la pendiente al inicio del tiempo, esto debido a la filtracin instantnea.La presencia de aditivos para el control de filtrado tales como los polmeros como el almidn controlan muy bien la prdida de filtrado.Se concluye en que el laboratorio se realizo con xito, ya que se obtuvo los valores esperados.CAPITULO VIRECOMENDACIONESPara este tipo de laboratorio se recomienda establecer bien los parmetros que van a influir en la tasa de filtracin, es decir la superficie del papel filtro debe ser correctamente cortada de manera que encaje correctamente en la superficie de la celda, la presin suministrada debe ser uniforme, medir el volumen de filtrado conforme pasa en tiempo de 3 minutos, adems que medir con cuidado el aditivo seleccionado ya que esto puede varias considerablemente el espesor del revoque y la tasa de filtracin. El polypac es un aditivo de polmero natural muy comnmente usado en sistemas de lodo de agua dulce y que en sistemas de lodos altamente saturados con sal no son eficacesSe recomienda asegurar bien la celda para evitar fugas de gas, y se obtengan valores errneos en los clculos.Tener cuidado al operar las vlvulas, viendo el manmetro del tanque de gas y el manmetro de seguridad, ya que presiones elevadas podran daar el equipo de filtrado.

Lavar los revoques con mucho cuidado debido a que se podran daar y ya secas, podran mostrarnos espesor no reales de la costra.

CAPITULO VIIAPORTESPara el control de filtrado existen numerosos aditivos que pueden ser utilizados adems del polypac como poly sal, Flor- Trol, My-lo-jel, etc. Estos ltimos 3 aditivos mencionados son aditivos de almidn que funcionan para sistemas de lodos de agua dulce hasta sistemas de lodos altamente saturados con sal. La desventaja de usar estos aditivos es que se degradan a temperaturas mayores a 250 F y algunos de estos sufren degradacin bacteriana, exacto el polypac que es resistente a la degradacin por bacterias.

CAPITULO VIIIBIBLIOGRAFIAPDF-SOUTHERNLAND (Aditivos de perforacin).PDF-UNIVERIDAD DEL ZULIA (Fluidos de perforacin).ENERGY APY(Manual de fluidos de perforacin)APPLIED DRILLING ENGINEERING, Drilling Fluids.GUERRA CHAVZ, FLIX. (Perforacin bsica-fluidos de perforacin)www.ofite.comwww.uned.es/cristamine/fichas/baritina/baritina.htmwww.viarural.com.ar/viarural.com.ar/agroindustria/minerales/baritina.htm