FLUIDOS EMPACADORES (01)

EXPLORACION Y PRODUCCION

Gua de Diseo de Fluidos EmpacadoresCONTENIDO

OBJETIVO

2. INTRODUCCIN

3. FUNCIONES Y CARACTERSTICAS DE LOS FLUIDOSEMPACADORES

4. TIPOS DE FLUIDOS EMPACADORES

a. Base aceiteb. Base agua

5. SELECCIN DE LOS FLUIDOS EMPACADORES

a. Corrosinb. Densidadc. Temperatura de cristalizacind. Aislamiento trmico (parafinas y asfltenos)e. Dao a la formacinf. Costo

6. CONSIDERACIONES PARA EL DESPLAZAMIENTO DEL FLUIDOEMPACADOR


APNDICE 1

a.Clculo de la densidad de una salmuera por efecto depresin y temperatura

b. Clculo del cambio de densidad de salmueras

APENDICE 2

a.Nomenclatura.

En esta gua se muestran los fundamentos y criteriosadecuados para la seleccin y diseo del fluidoempacador en la terminacin del pozo con objeto de evitarla corrosin de las tuberas, mantener el control del pozoen caso de falla del empacador y recuperar los aparejosdurante las reparaciones del pozo sin problemas depegaduras u obstruccin.


1. OBJETIVO

Desarrollar una gua para disear y seleccionaradecuadamente el fluido empacador en la etapa determinacin y mantenimiento de pozos, a fin de evitarproblemas de corrosin en las tuberas, facilitar larecuperacin de los aparejos de produccin, disponerde una columna hidrosttica para el control del pozo yminimizar la transferencia de calor para reducir laposibilidad de depositacin de parafinas y asfltenos.


2. INTRODUCCIN

Un fluido empacador es un fluido que ocupa elespacio anular entre la tubera de produccin y latubera de revestimiento desde el empacador, hastael cabezal de tuberas.

La diferencia entre los fluidos de terminacin y losfluidos empacadores es que los primeros estnfrente del intervalo productor al momento del disparoy el fluido empacador permanece en el espacioanular durante la vida productiva del pozo, enalgunos casos un mismo fluido cumple las dosfunciones


3. FUNCIONES Y CARACTERISTICAS DEL FLUIDOEMPACADOR

Un fluido empacador debe cumplir con las siguientes funciones:

a.- Ejercer una columna hidrosttica para controlar el pozo en caso defugas en el empacador o aparejo de produccin.

Durante la vida productiva del pozo, la presin hidrosttica ejercida porla columna de fluido empacador evitara que se presente una presinelevada en superficie en caso de tener una comunicacin, ademsesto facilitara el control del pozo.

b.- Reducir la presin diferencial entre los espacios anulares de TP -TR y TR agujero.

Si no se tiene un fluido adecuado se puede generar una diferencial depresin alta entre el interior de TP y espacio anular, produciendo elmovimiento del aparejo, lo cual ocasiona esfuerzos en el mismo. Elfluido empacador puede servir como respaldo en casos especiales(domos salinos) para evitar el colapso de la tubera de revestimiento.En estas circunstancias se deber seleccionar la densidad adecuada.


c.- Reducir el efecto de corrosin de las tuberas de produccin y derevestimiento.

Si la seleccin del fluido empacador no es la adecuada se propiciaraun ambiente favorable a la corrosin, lo cual causara un deterioro delas tuberas de produccin y de revestimiento (para acerosconvencionales) generando problemas de comunicacin con elespacio anular, dificultad para la recuperacin del aparejo y a veceshasta la perdida del pozo.

d.- Minimizar la transferencia de calor a travs del aparejo parareducir la depositacin de parafinas y asfltenos.

Si se tiene un fluido empacador que tenga baja conductividad trmicay que adems no permita el fenmeno por conveccin de calor,puede reducirse la posibilidad de depositacin de parafinas yasfltenos; estoes debido a que con el fluido empacador s tendr menostransferencia de calor del fluido producido teniendo como resultadouna temperatura mayor.


e.- Facilite la recuperacin del aparejo durante las reparaciones.

Al intervenir el pozo para una reparacin frecuentemente seencuentran depsitos de slidos en el espacio anular, dificultando larecuperacin del aparejo de produccin debido al atascamiento delempacador y/o tubera de produccin, resultando en perdidas detiempo y de recursos debido a pescas y moliendas, por lo querequiere un fluido que evite esta problemtica.

Las caractersticas que debe reunir un fluido empacador son lassiguientes:

a. No daar la formacin (hinchazn de arcillas, cambio demojabilidad, formacin de emulsiones, etc.)

b. No daar el medio ambiente

c. No daar los elastmeros del empacador

d. Qumica y mecnicamente estables

e. Minimizar la corrosin


4. TIPOS DE FLUIDOS EMPACADORES

Los diferentes tipos de fluidos empacadores se muestran en lafigura 1.

Existen bsicamente dos tipos de fluidos empacadores; los debase aceite los cuales pueden formar emulsiones, usandoaceite diesel y el resto agua en una proporcin del 10% al35% segn los requerimientos de densidad o nicamente eldiesel y los fluidos base agua, los cuales tienen comocomponente principal agua dulce o agua de mar.

Los fluidos base se pueden usar sin densificar agregandoinhibidores de corrosin, bactericidas, viscosificantes,alcalinizantes, secuestrantes de O2, controlador de pH. Estodepender de las condiciones requeridas del pozo.


Figura 1. Tipo de fluidos empacadoresFigura 1. Tipo de fluidos empacadores


a) Fluidos empacadores base aceite

Estos fluidos se formulan con fluidos base aceite-diesel, tienen por logeneral baja conductividad trmica. La gravedad especifica estadeterminada por su composicin qumica, la viscosidad es pequea ysensible a la temperatura.

En el caso del aceite debe verificarse que no contenga parafinas yasfltenos, agua de formacin o finos que puedan daar el intervaloproductor.

En el caso del diesel no tiene problemas de emulsificacin y cambiosde mojabilidad, pero debe considerarse su contenido de azufre paraevitar el dao de los elastmeros del empacador por lo que serecomienda su control de calidad mediante la prueba de punto deanilina o usando aceite diesel # 2.


Estos fluidos evitan la corrosin de las tuberas debido a sunaturaleza no polar, su conductividad trmica es menor a los debase agua.

Las emulsiones inversas son estables a temperaturas altas ypueden densificarse con sales en la fase acuosa para evitar laprecipitacin de material slido y dao a la formacin.

El inconveniente es que pueden daar la formacin debido acambio de mojabilidad por los emulsificantes o puede rompersela emulsin separndose las fases.

Los fluidos diesel gelificados son de una tecnologa reciente yse usan en forma efectiva cuando se tiene problemas deparafinas y asfltenos, se vern con mas detalle en la seccinde Aislamiento Trmico .


Ventajas y desventajas de los fluidos base aceite

Aceite-diesel

Ventajas

Evita la corrosin en las tuberas Buen aislante trmico No daa la formacin Libre de slidos Estable a altas temperaturas

Desventajas

No se puede densificar Costo alto


Emulsin Diesel Salmuera

Ventajas

Evita el dao a la formacin

Baja corrosin en las tuberas

Estable a alta temperatura

Se puede densificar

Desventajas

Costo alto


Diesel Gelificado

Ventajas

Excelente aislante trmico

No daa la formacin

Evita la corrosin en las tuberas

Estable a alta temperatura

Se puede densificar

Desventajas

Costo alto


a)Fluidos empacadores base agua

El agua es el fluido base para formular salmueras, a la cual se leagregan sales para densificar y aditivos de control de perdida defluido, inhibidores de arcillas y de corrosin, controlador del pH. ,secuestrantes de O2 y biocidas segn las necesidades.

Es importante mencionar que debe haber compatibilidad qumicaentre los componentes.

El agua que se usa como fluido base debe estar libre de slidos yno contener sales y iones en solucin.

Debido a su gran habilidad para disolver un gran nmero decompuestos inorgnicos si no se tiene un control estricto de losiones en solucin, pueden volver a reaccionar formandoprecipitados insolubles en el pozo, por lo tanto la calidad del aguausada para preparar los fluidos empacadores debe cumplir conlos parmetros de calidad mostrados en la tabla 1.


Agua Dulce

La densidad limita su aplicacin para su uso y para quecumpla con las propiedades requeridas se le agregan aditivos.

Agua de mar

Es un abundante recurso en pozos costa afuera; donde sepuede usar si cumple los requerimientos de no contenerslidos y otros componentes, haciendo un anlisis qumico.

Su aplicacin esta limitada por su densidad, aunque puedeusarse en un rango mas amplio densificndola.


Ventajas y desventajas de agua dulce o de mar

Ventajas

No contiene slidos Bajo costo Buena disponibilidad No contamina

Desventajas

Dao a la formacin No se puede densificar Puede generar problemas de corrosin Baja capacidad como aislante trmico


Fluidos de perforacin

Es comn usar estos fluidos debido a su disponibilidad, perono todos pueden reunir las condiciones requeridas en cuanto acontenido de slidos y composicin qumica.

El acondicionamiento requiere un costo adicional que puederesultar costoso.

Otro problema con su uso es la presencia de aditivos que sepueden degradar y formar H2S y CO2.


Ventajas y desventajas de los fluidos de perforacin

Ventajas

Bajo costo Se puede densificar

Desventajas

Asentamiento de slidos sobre el empacador y tuberadificulta la recuperacin del aparejo Daa la formacin (Alto contenido de slidos) Puede generar problemas de corrosin si no es tratadoadecuadamente (aditivos degradan con la temperatura yforman CO2 y H2S)

Nota: por sus desventajas no es recomendable utilizarlo.


Salmueras

Estos fluidos tienen agua dulce como fluido base y se adicionansales dobles o triples segn los requerimientos de densidad ycomposicin de la formacin, su uso es comn debido que sepuede evitar el dao a la formacin, controlar la corrosin ydensificar en un amplio rango, pero por el contrario tiene elinconveniente de que en temperaturas altas aumenta lavelocidad de corrosin.

Las sales dobles y triples en presencia de CO2 y presinproducen precipitados.

La solubilidad del hierro con la salmuera CaBr2/ZnBr2 atemperaturas de 273 C produce precipitados aun usandoinhibidor de corrosin.


Las salmueras que contienen bromuros y cloruros soncorrosivas y toxicas por lo que existe una normatividadecolgica estricta en cuanto a su manejo y disposicin final quedebe observarse.

Se debe evaluar su uso mediante un anlisis costo-beneficio.

En temperaturas bajas debe de considerarse el fenmeno decristalizacin en procesos de enfriamiento como en el caso depozos costa afuera con tirantes de agua profunda.

En la figura 2 se muestran los rangos de densidades de lassalmueras y otros fluidos


Ventajas y desventajas de las salmueras

Ventajas

No contiene slidos Se puede densificar No daan la formacin

Desventajas

Puede generar problemas de corrosin si no es tratado Baja capacidad como aislante trmico No es muy estable a altas temperaturas

Nota: Las salmueras triples de bromuro de calcio y zincson corrosivas, toxicas y alto costo.


Salmueras con biopolmeros Los formiatos de sodio, potasio y cesio,tienen la ventaja con respecto a las salmueras anteriores que sonmuy estables con la temperatura y amigables con el medio ambiente,adems que la velocidad de corrosin de tuberas es menor, sepuede utilizar goma xantana como viscosificante ; la cual soportatemperaturas altas , adems que es biodegradable .

Ventajas y desventajas de las Salmueras con biopolmeros.

Ventajas

Estable a altas temperaturas (150 C) No contiene slidos No contamina No daa la formacin Se puede densificar

Desventajas Costo alto Puede generar problemas de corrosin si no es tratado Baja capacidad como aislante trmico


5. SELECCIN DE LOS FLUIDOS EMPACADORES

a)Corrosin

La corrosin es el deterioro del acero o de sus propiedadesdebido a su medio ambiente.

Los cuatro elementos necesarios para que se lleve a cabo lacorrosin son: un nodo, un ctodo, un electrolito y una trayectoriaconductiva.

La figura 3 ilustra esquemticamente el proceso de corrosingalvnica que se presenta mas comnmente en las tuberasexpuestas a los fluidos empacadores.


Figura 3. Corrosin en la tuberaFigura 3. Corrosin en la tubera


La reaccin que ocurre en las tuberas es la siguiente:

Reaccin del nodo: Fe Fe + 2e

Factores que afectan la velocidad de corrosin:

El pH es la medida de acidez o alcalinidad de un fluido.

El pH de salmueras de densidad 1.39 gr/cm3 es casi neutro,disminuye con el aumento de densidad por el efecto de hidrlisisque se lleva a cabo cuando una salmuera contiene una base fuerte.

Uno de los principales problemas con este tipo de fluidos es elcontrol de la corrosin (el valor establecido es de 0.1 mpy encupones de TP grado N-80).


La corrosin es causada por los agentes corrosivos O2, CO2 y H2S ;los inhibidores de corrosin no la evitan, pero si la disminuyen.

Estn clasificados como aninicos, cationicos y no aninicos.

Los inhibidores aninicos son atrados hacia una superficie andicay son formados a base de un radical del tipo RCOOH tiene cargasnegativas y buscan abandonar a sus electrones.

Los inhibidores cationicos estn en general formados por aminascon tomos de N2, los cuales tienen carga positiva y pueden seratrados a una superficie catdica los cuales son del tipo deformacin de pelcula entre los principales tenemos las aminas, lascuales son efectivas en salmueras que no contienen Zn Br2. Laestabilidad trmica de las aminas varia desde 137 a 204 C.


Los aditivos no aninicos tienen las caractersticas de los dosanteriores es decir son atrados por cargas positivas y negativas(hacia los ctodos y nodos), tienen la particularidad de una altaadsorcin sobre la superficie del metal; por lo que retardan lacorrosin, mezclados con el aceite los hace ms eficientes.

Los principales aditivos mas comnmente usados en los pozos porsu alta eficiencia son los del tipo orgnico. Los inhibidores decorrosin usados en fluidos empacantes van dirigidos a atacar elO2, bacterias anaerbicas y aerbicas.

Estos aditivos, reaccionan qumicamente con el O2, CO2 y H2Spara producir sales no reactivas. Son compatibles con los aditivosformadores de pelcula con los cuales conjuntamente danproteccin anticorrosiva.


b.) Densidad

La densificacin puede ser necesaria para que el fluidoempacador ejerza cierta presin hidrosttica; esto se lograusando sales sencillas o combinadas dependiendo de ladensidad requerida. Cada una de las sales forma unasalmuera en un rango de densidades como se muestra en lafigura 2.

La expansin trmica es el aumento de volumen de lasalmuera por efecto de la temperatura, lo que ocasionarvariar la densidad requerida a condiciones de superficie. LaFigura 4 ilustra la variacin de la densidad con la temperatura,debido a este fenmeno


Por lo general los factores de expansin trmica aumentan conla concentracin de sal para todas las salmueras, como seobserva en la figura 5.

En el Apndice 1a se muestra la ecuacin para determinar ladensidad a condiciones de superficie a partir de la densidadrequerida en el fondo.

En el Apndice 1b se encontraran los clculos de materialespara aumentar la densidad de una salmuera, utilizando salessencillas dobles y mltiples.

Conocer la viscosidad de una salmuera es necesaria para elclculo de la hidrulica durante la colocacin y recuperacin dela misma; esta es una funcin de la concentracin y naturalezade las sales disueltas as como de la temperatura.


Figura5.Factor de expansin para varias salmuerasFigura5.Factor de expansin para varias salmueras


Conocer la viscosidad de una salmuera es necesaria para elclculo de la hidrulica durante la colocacin y recuperacin dela misma; esta es una funcin de la concentracin y naturalezade las sales disueltas as como de la temperatura.

En la figura 6 se muestra la variacin de la viscosidad con latemperatura para diferentes salmueras.

La temperatura afecta la estabilidad de la salmuera y lavelocidad de corrosin


Figura 6. Viscosidad de Figura 6. Viscosidad de NaCINaCI, , CaClCaCl22 y y CaBrCaBr22 como comouna funcin de la temperaturauna funcin de la temperatura


c. Temperatura de cristalizacin

La cristalizacin de una sal es definida por el siguientecomportamiento de la curva mostrada en la figura 7.

En un proceso de enfriamiento en una salmuera formada por unasal; al ir disminuyendo se formara el primer cristal a unatemperatura determinada FCTA a esta temperatura se le llamatemperatura de aparicin del primer cristal; continuando esteproceso y disminuyendo la temperatura se alcanza la temperaturaabsoluta de cristalizacin TCT en la que la curva tiene una inflexin.

Esto sucede debido a las condiciones termodinmicas de lacristalizacin, seguido de una regin que sigue una tendenciaascendente; si despus se calentara, entonces se tendr uncambio de pendiente y ascenso continuo hasta donde el ltimocristal desaparece ( LCTD). Si el efecto de cristalizacin ocurre, elfluido pierde completamente sus funciones, lo cual seriacatastrfico.


Figura 7. Curva de cristalizacin para salmueras de 2.3Figura 7. Curva de cristalizacin para salmueras de 2.3grgr/cm3(19.2 /cm3(19.2 lblb//galgal ZnBrZnBr22//CaBrCaBr22))


Es importante hacer notar que cada sal tiene su punto de cristalizaciny en sales combinadas se considera la de menor valor.

Este proceso adquiere importancia en pozos marinos costa afuera entirantes de agua profundos.

d.) Aislamiento Trmico

La deteccin temprana de depositacin de material orgnico se puedehacer mediante las envolventes de fase para parafinas y asfltenospara evitar su depositacin y la obstruccin de los aparejos deproduccin.

Es conocido que durante el flujo de la produccin de crudo a lasuperficie a travs de las tuberas, se enfra debido a la transferenciade calor con el medio que lo rodea y se pueden alcanzar lascondiciones de temperatura donde se alcanza el punto de nube(condiciones de temperatura a las que se empiezan a formar losprimeros cristales de parafina) y la depositacin de parafina y asflteno.


Mediante el uso de un fluido empacador cuyo valor deconductividad trmica sea pequeo, se puede evitar la perdidade calor y por consiguiente en algunos casos la depositacin dematerial inorgnico en el aparejo y con ello costos innecesariosde produccin diferida a causa de trabajos de limpieza del pozoque pueden obstruirlo totalmente ocasionando intervenciones alos pozos para limpieza o cambios de aparejo.

Algunas caractersticas que debe tener este fluido aislante es nodegradarse con el tiempo, ni solidificarse.

Existe en el mercado un diesel gelificado similar al utilizado enfracturamiento hidrulico, libre de slidos, formado por fosfato deester y aluminato de sodio produciendo un polmero enasociacin con un ester de fosfato de aluminio con aditivos cuyasventajas son las siguientes:


La transferencia de calor por conveccin en este caso es mnimadebido al movimiento limitado de la interaccin molecular. En variospozos se han tenido ganancias desde 9 grados hasta 21 gradoscentgrados con gradientes de temperatura de 0.9 oC/100 m.

La accin de este fluido es efectiva y econmica; no existe riesgode dao a la formacin como cuando se usa el mtodo tradicionalde aceite caliente el cual resulta no econmico por la produccindiferida y tratamientos requeridos en forma continua.

Evita la corrosin en las tuberas, mediante el uso de inhibidoresde corrosin basndose en aminas fenolicas.

No hay asentamiento de slidos, es estable con la temperatura, ladensidad proporcionada es por disolucin del material por lo que noocurre asentamiento de slido.

No se degrada con el tiempo.


Las figuras 8 y 9 muestran la ganancia de temperatura debido a labaja transferencia de calor en pruebas efectuadas con este fluido.

Figura 8. Figura 8. GrifcaGrifca de Resultado de pruebas con de Resultado de pruebas con GelGelen varios pozos en varios pozos VsVs Fluido convencional Fluido convencional


Figura 9. Ganancia de Temperatura de DieselFigura 9. Ganancia de Temperatura de Dieselgelificadogelificado VsVs Fluido de un pozo Fluido de un pozo

Es indicado usar este fluido en pozos que producen parafina y/oasfltenos debido a que se han mantenido sus propiedades desdehace 2 aos hasta el momento actual.


e.- Dao a la formacin

Los fluidos usados como empacadores entran en contacto directo con laformacin cuando se controla el pozo durante las reparaciones o fugasen el aparejo o en el empacador; por lo que deben ser compatibles conla formacin y con los fluidos producidos haciendo pruebas decompatibilidad para evitar dao a la formacin por precipitacin deslidos, formacin de emulsiones, etc.

f.- Costos

El fluido seleccionado debe considerar lo siguiente:1. Los Costos iniciales por la adquisicin, transporte, preparacin, etc.2. -Los costos de mantenimiento por acondicionamiento del fluido, losposibles costos por corrosin de las tuberas, pescas o string shot porrecuperacin de aparejos por atrapamiento o pegadura de tuberasdebido al asentamiento de slidos y el costo por dao a la formacin y suefecto en la productividad, adems del aspecto de seguridad ycontaminacin del medio ambiente.


3. -Se debe considerar los costos debido a la ubicacin del pozoy su accesibilidad en caso de requerir densificacin.

El costo del diesel es alto, pero deben considerase las ventajasque tiene en cuanto a su estabilidad con la temperatura y suspropiedades de no-polaridad evitando el uso de inhibidores decorrosin; por lo que debe evaluarse su uso considerando losaspectos sealados anteriormente, incluyendo el posible dao alos elastmeros del empacador.

La Figura 10. muestra una tabla comparativa de costos relativosde las salmueras donde se muestra que para una densidad.requerida existen varias sales, donde se puede seleccionar lade menor costo siempre y cuando exista compatibilidad qumicacon los otros aditivos.


Figura 10. Costo relativo y densidad de salmuerasFigura 10. Costo relativo y densidad de salmueras


Tabla 2. Seleccin de fluidos empacadoresTabla 2. Seleccin de fluidos empacadores

La tabla 2 muestra una matriz de los fluidos empacadores contra loscriterios de seleccin y caractersticas , as como el grado deafectacin. Esta tabla ayudar a la seleccin del fluido empacadormas adecuado.


6. CONSIDERACIONES PARA EL DESPLAZAMIENTODEL FLUIDO EMPACADOR

El desplazamiento del fluido en el pozo por el fluido empacador selleva a cabo una vez que s a lavado el pozo perfectamente deacuerdo a los lineamientos establecidos en la Gua #1 de Lavado dePozos.

Es recomendable hacer el desplazamiento de los fluidos encirculacin inversa para evitar que el fluido empacador circule atravs del todo el sistema y por consiguiente su posiblecontaminacin.

El rgimen de flujo no es relevante en este caso, pero si afecta elcosto del tiempoequipo, por lo que debe hacerse de la forma msrpida posible dentro de las posibilidades del equipo.


Para disponer del volumen de fluido empacador y equiponecesario se debe conocer lo siguiente:

Clculo del volumen necesario de fluido empacador para llenarel espacio anular

Emplear la siguiente ecuacin para cada seccin de tubera delmismo dimetro. El volumen total deber considerar la suma detodas las secciones de dimetro diferente en el espacio anular.

Van = 0.003187 (D d ) * L

La presin diferencial debido a la diferencia de densidadesentre el fluido a desplazar y el fluido empacador se calcular conlas siguientes ecuaciones:

P1 = 1.422 * p1 * HP2 = 1.422 * p2 * H

PP = P = P11 P P22


A la diferencial total de presin P deber agregarse adems lascadas de presin por friccin en espacio anular y TP de acuerdo algasto de desplazamiento.

Clculo del volumen de desplazamiento Si el desplazamiento seefecta en circulacin inversa, prcticamente no se requiere fluidoadicional para desplazar el fluido empacador, por otro lado si eldesplazamiento es en circulacin directa, el volumen dedesplazamiento ser igual al volumen de la tubera de produccin,el cual es calculado como sigue :

Vtp = 0.003187 di L

El volumen se calcula por cada seccin de diferente dimetro y elvolumen total ser la suma de todas las secciones de diferentedimetro.


APENDICE 1

a.Clculo de la densidad de una salmuera por efecto depresin y temperatura

La ecuacin para calcular la presin hidrosttica ejercida poruna salmuera es la siguiente:

PPhh = 1.422 = 1.422 p p promprom HH

Donde PPhh, es la presin hidrosttica ejercida en el fondo, psi.Donde p p promprom es la densidad promedio de la salmuera, gr/cm.H es la profundidad vertical de la columna hidrosttica, m.


El procedimiento para calcular la densidad de salmuera requerida acondiciones de superficie depende de la presin y temperatura enel fondo del pozo; normalmente las salmueras son referidas a unatemperatura de 21 C.

En pozos someros en formaciones de baja temperatura el efecto dela presin y temperatura es despreciable.

Correccin por presin y temperatura Tomando en cuenta losfactores de expansin trmica y compresibilidad.

La siguiente ecuacin se usa para calcular la densidad de lasalmuera requerida a condiciones de superficie (21 C).


Los factores de expansin y compresibilidad se obtienen en lasiguiente tabla:

La correccin por temperatura y presin es necesaria solo enpozos profundos.


b. Clculo del cambio de densidad de salmueras

Salmuera simple

Al aumentar la densidad de una salmuera aumenta su volumen quese calcula mediante la siguiente ecuacin:

El peso requerido de la sal adicionada se calcula con la siguienteecuacin:


Para disminuir la densidad de una salmuera se agrega agua.

El volumen final ser calculado con la siguiente ecuacin:


Mezcla de dos salmueras:

Se presenta cuando se requiere mezclar dos salmueras dediferentes densidades o con agua fresca. El clculo del volumen finaly densidad esta relacionado con la suma de los pesos y volmenesde las dos y es obtenido mediante las siguientes ecuaciones:

Las ecuaciones anteriores pueden resolverse simultneamente enforma prctica como se muestra a continuacin:


Calculo para salmueras de sales dobles

Para determinar el agua adicional requerida para cada barril desalmuera original y proveer la misma relacin de CaCl2. seutiliza la siguiente formula:

El agua total adicional requerida es igual a la anterior tantas vecesel volumen original del agua Vo como sigue:


El bromuro de calcio total adicional se calculan con la siguienteecuacin:

El volumen final de la salmuera se obtiene con la misma ecuacincomo si fuera nica


Aumento de la densidad de una salmuera como fluido determinacin diluida.

Generalmente se usa en el campo un mtodo usando solo bromurode calcio, en lugar de la mezcla cloruro de calcio- bromuro, debido aque es mas practico y no requiere de equipo sofisticado ni especial.

Primero se determina el volumen de agua que se uso en la salmueraoriginal con la siguiente ecuacin:

Determinacin de la sal para redensificar con CaCl2 y Ca Br2.


Se emplean las tablas para determinar la cantidad de CaCl2 y Ca Br2requerido para densificar cuando se emplean sales mltiples o lassiguientes ecuaciones:

Crw Son las libras de CaCl2 al 95% para redensificar aguaadicionada.


El volumen densificado puede ser encontrado usando la siguienteecuacin:


La cantidad de sal de CaBr2 requerida para el volumen calculadose puede determinar de tablas o mediante las siguientesecuaciones:


Clculos con salmueras de sales mltiples

Aumento de la densidad de salmueras como fluidos de terminacinno diluida.

En el campo el mtodo mas practico de aumentar la densidad deuna salmuera no diluida es aadir 19.2 lb/gal de bromuro de Zn.

Esto puede hacerse por la ecuacin modificada siguiente:

El volumen final, entonces es igual a:


Aumento de la densidad de salmueras como fluidos determinacin diluida

Primero.- Se determina la cantidad de agua que ha entrado con lasiguiente ecuacin:

Segundo.- De tablas se determina la cantidad de bromuro decalcio o la siguiente ecuacin:


Para calcular el volumen de solucin de bromuro de zinc de 19.2lb/gal

El volumen redensificado se encuentra usando la ecuacin:


Densidad final de fluidos (Densidad final de fluidos (lbslbs//galgal).).DDffDimetro exterior de la TP , pg.ddeeDimetro interior de la TP , pg.ddii

Densidad diluida de la salmuera(lbs/gal).DDddDensidad del fluido a adicionar (lbs/gal).DDaalbs de cloruro de calcio al 95% para redensificar agua adicionadaCCrwrwCloruro de calcio (lbs/bl) de la salmuera al ser aumentada su densidad.CCoo

Cloruro de calcio (lbs/bl) de la solucin resultante despus de aumentadasu densidad (salmuera final).

CCffLbs de Bromuro de calcio al 95% para redensificar agua adicionada Vw.BBrwrw

Bromuro de calcio (lbs/bl) de la salmuera para incrementar la densidad, dela salmuera original.BoBoBromuro de calcio de la solucin resultante despus de densificar (lbs/bl).BfBfBromuro total de calcio adicionado en (lbs).BaBa tottot

a) Nomenclaturaa) Nomenclatura

APENDICE 2


Contenido original de sal (Contenido original de sal (lbslbs//blbl de salmuera). de salmuera).SSooVolumen adicionado de agua a la salmuera (bls).VVaa

Contenido adicional de sal (lbs/bl de salmuera).SSaaContenido final de sal (lbs/bl de salmuera).SSff

Volumen final de la salmuera (bls)VVff

Presin en el fondo del espacio anular, psi.PP22Presin en el fondo de la TP, psi.PP11Longitud de seccin de tubera, m.LLDiferencial de presin entre TP y TR,psi.PDensidad del fluido empacador, gr/cm3.22Densidad del fluido desplazado, gr/cm311Profundidad, m.HHDimetro interior de la TR, pg.DDDensidad original de fluido (lb/gal)DDoo



Bls de bromuro de zinc de 19.2 lbs/gal para redensificar agua adicionada.ZZnrwnrwBromuro de Zn de 19.2 lbs/gal a la densidad de la salmuera original (bls/bl).ZZnn

Agua total adicional requerida en (bls/bl).WWa a tottotContenido final de agua (bls/bl de salmuera).WWff

Contenido original de agua a la densidad de la salmuera original (bls/bl desalmuera)

WWooAgua adicionada a la salmuera original(bls/bl).WWaaVolumen interior de la TP, bls .VVtptpVolumen anular, entre TP y TR, blsVanVolumen original de salmueras (bls).VVooVolumen de salmuera diluido (bls).VVddVolumen adicionado de agua (bls).VVwwBromuro de zinc de 19.2 lbs/gal (bls).VV19.219.2Volumen redensificando (lbs).VVrwrw


FLUIDOS EMPACADORES (01)

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