Rendimientos de Las Arcillas (1)

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE NUEVAS PROFESIONES

LABORATORIO DE PERFORACION

PETROLEO 5to SEMESTRE

INTRODUCCION

La finalidad de este informe, es presentar de una forma lo realizado en el laboratorio las propiedades del lodo analizado

Base teórica

Lodos Base Agua

El lodo se compone de dos fases, una fase continua que es la parte líquida en la cual se encuentran suspendidos sólidos, líquidos y/o gases, los cuales son llamados fase dispersa. En los lodos base agua la fase continua es el agua.

La composición del lodo de perforación, dependerá de los requerimientos de las operaciones de perforación en particular. Los huecos deben ser perforados a través de diferentes tipos de formaciones que requieren diferentes tipos de fluidos de perforación.

Origen De Las Arcillas.

Los minerales de arcilla se originan de la degradación de las rocas ígneas in situ. Los minerales originales son las micas, los feldespatos, minerales ferromagnéticos tal como la hornablenda.

La bentonita se forma del intemperismo de la ceniza volcánica. El proceso de intemperismo, por medio del cual los minerales de arcilla se forman de sus minerales originales, es muy complejo. Es suficiente decir que los principales factores son: clima, topografía, vegetación y tiempo de exposición.

Las arcillas formadas in situ, son denominadas arcillas primarias. Las secundarias se forman a partir de las primarias, llevadas por corrientes y ríos, y depositados como sedimento en agua dulce o ambientes marinos. Estos sedimentos continúan su migración, tendiendo hacia ambientes marinos y profundizándose para ser sometidos a los procesos de asentamiento y compactación, donde pierden agua y elementos orgánicos para finalmente dar lugar a las arcillas secundarias.

El término bentonita se usa para describir la montmorillonita sódica explotada comercialmente (la cual constituye una forma de esméctica) que se usa como aditivo para el lodo de perforación (por Ej.: M-I GEL o M-I GEL SUPREME™). Geológicamente, la bentonita

Equipos y materiales.

1. Balanza de lodo.

2. Viscosímetro de FANN.

3. Embudo de MARSH.

4. Kit para determinar el contenido de arena.

5. Retorta.

6. Filtro prensa API.

Cintas para determinar pH.

Descripción de los equipos

BALANZA DE LODOS

Se compone de una copa receptora del fluido muestra, que tiene una tapa conun orificio para evacuar el lodo remanente; consta además de sistema de nivel deburbuja; un brazo escala graduado; un contrapeso deslizable, un receptáculo deperdigones, para la calibración de la balanza y un soporte o pedestal de equilibrio de la balanza.

El brazo graduado puede llevar distintas escalas de lecturas según sean las unidades de trabajo.

DETERMINACION DE LAS VISCOSIDADES

Se define a la viscosidad como la resistencia interna del fluido al movimiento.

VISCOSIDAD DE EMBUDO DE MARSH

Se determina con el embudo de Marsh. El embudo consta del embudo propiamente dicho y de un vaso llamado litrera o galonera. El embudo consta con en su parte superior de una malla 3/16 in de abertura con la finalidad de retener toda partícula mayor que pueda taponar el orificio inferior del embudo

DETERMINACION DEL FILTRADO

La cantidad de filtrado que pasa del lodo hacia la formación es muy importante en cuanto a la cantidad como a la calidad del filtrado. Se efectúa con el instrumento llamado FILTRO PRENSA API, el cual determina el volumen de líquido que pasa a través de un filtro en un tiempo determinado, cuando está sometido el sistema a una cierta presión de trabajo.

El dispositivo consta de:

− Celda contenedora (que puede ser armada o no)

− Malla de 60mesh, papel filtro

− Una tapa que tiene un dispositivo de entrada de presión.

− En la parte inferior lleva un orificio de salida de filtrado que es recibido en una probeta graduada.

− Soporte del sistema

− Cronómetro

LECTURA API

1º. Se coloca el fluido muestra en la celda a la cual se le aplica una presión de 100psi y se contabiliza el filtrado que fluye durante 7 minutos y medio

DETERMINACION DEL LA COMPOSICION DEL LODO

El lodo está compuesto por sólidos y líquidos. El conocimiento de estos como de la densidad nos permite plantear balances de masas que nos permiten determinar al por menor la composición global del lodo.

RETORTA

Instrumento para determinar los sólidos totales y líquidos que componen al lodo.

Consta de:

− Recipiente contenedor de la muestra a analizar generalmente de 10cc.

− Tapa que tiene un orificio central para permitir el paso de los fluidos

Gasificados.

− Lo anterior acoplado a un sistema contenedor de sólidos arrastrados por los gases calientes (viruta metálica)

− Fuente de calor (horno) de hasta 600ºC.

Los gases productos de la destilación pasan a un condensador donde se licuan y son recibidos en una probeta graduada. El resultado se expresa en % de volumen de sólidos y líquidos.

CONTENIDO DE ARENA

Dentro del total de sólidos que tiene el lodo esta la arena que es aportada por las formaciones y en algunos casos algunos productos químicos en pequeñas proporciones y que para conocer su cantidad se hace uso de una separación de partes a través de una malla que retiene la arena y se la cuantifica en % en volumen.

El instrumento se llama ARENOMETRO, que se compone de:

− Tubo de vidrio el que tiene una escala porcentual en la parte inferior donde se puede leer el contenido de arena en %volumétrico

− Tiene una marca que dice MUD HERE (lodo hasta aquí) y otra marca superior que dice WATER HERE (agua hasta aquí)

Método experimental

BALANZA DE LODO

Se agregó lodo dentro del envase de la balanza, luego se le colocó la tapa.

Se procedió a colocar en equilibrio la balanza para determinar las densidades que se registran a diferentes unidades de medición.

En la balanza se leen tres densidades y la gravedad especifica.

EMBUDO MARSH

Se agregó el lodo al embudo para leer la viscosidad para un litro y para un galón.

Se colocó luego lodo en el embudo para medir un barril con el envase con medida para un barril.

VISCOSIMETRO FANN

Se agrego lodo en el vaso de metal

Se coloco la palanca de velocidad se estabilizo el dial para tomar la lectura de 600 rpm

Se procedió de la misma forma ajustando el dial para tomar las lecturas de 6 rpm, 200 rpm, 100 rpm, 3 rpm, 300 rpm.

Tabla de Datos ExperimentalesPROPIEDADES FÍSICAS Y

QUÍMICASAgua Dulce Lodo

BALANZA DE LODO

DENSIDAD TEORICA. LPG 8.345 8.7

GE TEORICA 1 1.04

DENSIDAD. LPG 8.3 8.7

DENSIDAD. LPC 62 67

GRAD. DE PRESIÓN. psi/1000 pie

430 452

GRAVEDAD ESPECIFICA 0.999 1.02

EMBUDO DE MARSH

VISCOSIDAD MARSH. Seg./qt

26.2 40.3

VISCOSIDAD MARSH. Seg./ l

27.9 34.8

VISCOSIDAD MARSH. Seg./bl

14 18.1

VISCOSIMETRO FANN. VELOCIDAD DE CORTE VS LECTURA DEL DIAL (lbf/100pie2)

ESFUERZO DE CORTE. 600rpm (lbs/100 pie2 )

2 23


1 15


- 13


- 10

ESFUERZO DE CORTE. 6rpm

- 5

ESFUERZO DE CORTE 3rpm - 4

FUERZA DE GEL. 10 seg. - -

FUERZA DE GEL. 10 min. - -

FILTRO PRENSA API

PERDIDA DE FILTRADO. 7 ½ min.

100% 10

PERDIDA DE FILTRADO. 30 min.

100% 20

REVOQUE. 1/32 pulgadas - 1/32

EQUIPO DE CONTENIDO DE SÓLIDOS Y LIQUIDOS

VOLUMEN DE AGUA. CC 100% 9.9

VOLUMEN DE ACEITE. CC - 0

VOLUMEN DE SÓLIDOS. CC - 0.1

KIT DEL CONTENIDO DE ARENA

% DE ARENA - traza

PROPIEDADES QUIMICAS DEL

LODO AGUA FILTRADO

pH DEL LODO 8.5 – 9.6 7 – 8

pH DEL FILTRADO - 7 – 8

ALCALINIDAD Y ALCALINIDAD

ALTERNADA

Pm CC H2 SO4 .N/50 - 2.6

PF CC H2 SO4 .N/50 0.2 0.3

MF CC H2 SO4. N/50 0.2 0.5

P1 CC DE HCL N/50 - -

P2 CC DE HCL N/50 - -

CLORUROS

CC DE AGNO3 0.0282 N 0.8 0.6

CC DE AGNO3 0.282 N - -

DUREZA CALCIO Y MAGNESIO

CC DE VERSANATO (EDTA) 20 epm

3.7 3.9

CARACTERISTICASLodo 1: Flexible. Liso. Fino, color Gris. Resistente, Impermeable

DEL REVOQUE

Tabla de Resultados ExperimentalesPROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Agua Dulce Lodo

DENSIDAD CORREGIDAD LPG 8.35 8.75

DENSIDAD CORREGIDAD LPC 62.4 67,4

DENSIDAD CORREGIDAD g/cc 0.9981 1.021

DENSIDAD CORREGIDAD kg/m3 998.1 -

GRADIENTE CORREGIDO psi/pie 433 455

VISCOSIDAD MARSH CORR.seg/qt 26.1 34.6

RATA DE CORTE seg-1 (1.703*rpm) VS esfuerzo de corte= (LD*1.065) LBF/100PIE2

RATA DE CORTE 1022 seg-1 - 24.495



RATA DE CORTE 170.2 seg-1 - 10.65



VISCOSIDAD EFECTIVA (vefc) cp =Vap. (cp)=(300*LD/RPM)

VISCOSIDAD EFECTIVA (600) cp 1 11.5

VISCOSIDAD EFECTIVA (200) cp - 19.5

VISCOSIDAD EFECTIVA (100) cp - 30




MODELO PLASTICO DE BINGHAM EC = PC +(VP/300) *RPM (lbf/100pie2)

Fórmulas y Cálculos de las Propiedades del lodo y Filtrado

Densidad (Balanza de Lodo)

Error de la balanza de lodo

Lb. / Gal. = 0.05 Lb./ Ft3= 0.4 Psi./1000 Ft.= 3 G. E. = 0.001

Resultados Finales

Lodo

LPG = 8.7 + 0,05 = 8,75

LPC = 67 + 0,4 = 67,4

Psi/1000Ft = 452 + 3 = 455

G.E. = 1.02 + 0,001 = 1,021

Viscosidad Marsh (Embudo Marsh)

Promedio de viscosidadmarshseg/qt

Pm = 35 + 34,43 + 35,05 / 3 = 34,8

Promedio de viscosidad marshseg/l

Pm = 40,07 + 41,02 + 40,03 / 3 = 40,3

Promedio de viscosidad marshseg/bl

Pm = 18 + 18,09 + 18,25 / 3 = 18.1

Resultados Finales

Lodo

26 seg/qt = x (Viscosidad Corr.)

Flujo de Agua Medido Flujo de Muestra Medido

Seg/qt

Volumen de Sólidos y Líquidos (Retorta)

Lodo

Porcentaje en volumen de agua (Vw) = 100 *volumen de Agua cc / volumen de muestra cc

= 100 * 9.9cc / 10cc = 99%

Porcentaje en volumen de sólidos (Vs)= 100 – (Vw + Vo)

= 100 – (99) = 1% Vo = 0

Alcalinidad (Filtrado)Lodo

2 Pf>Mf

OH- CO3 HCO3

340 (2Pf – Mf) 1200 (Mf –Pf) 0

340 (2 (0.3) – 0.5) = 34 1200 (0.5 – 0.3) = 240 0

ClorurosLodo

Clˉ (mg/l) =

Ρ sustancia = 1.000 + 1.09 x 10ˉ6 x 600 mg/L

= 1.000654

Ppm clˉ = ppm

Dureza

Lodo

CaCO3 ppm =

Calcio ppm = (0,4) (CaCO3 ppm)= 0,4 x 3900 = 1.560

Calcio ppm =

Viscosidad efectiva

(300 x LD/rpm)

(300 x 23 /600) = 11.5

(300 x 13 /200) = 19.5

Viscosidad plástica

Θ600 – Θ300

23 – 15 = 8

CONCLUSIÓN

Al estudiar los resultados obtenidos, podemos señalar que la bentonita es un sólido agregado al agua cuya función principal es dar la viscosidad y como función secundaria controlar el filtrado.

Al agregar bentonita al agua la misma se dispersa formando una solución coloidal y que al ir aumentando la concentración, el sistema va adquiriendo viscosidad debido a las propiedades que tiene la arcilla de adsorber y retener agua que es un proceso de hidratación bastante desarrollado que tiene esta arcilla.

La cantidad del material agregado no afecto las propiedades del lodo por ser la misma una cantidad muy pequeña para actuar sobre las características del mismo. Durante la práctica se logró determinar que los valores del lodo no presentaron un incremento en todas de sus propiedades, es decir arrojo valores similares en comparación con el agua.

BIBLIOGRAFIA

GUIA DE LABORATORIO DE PERFORACION

GUIA DE EQUIPOS Y MATERIALES

FORMULARIO DE LABORATORIO DE PERFORACION

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Densidad (balanza de lodo)

La transformación de las propiedades que afectan a el agua al agregar un agente es muy importante, y depende del (%) agregado al agua, la densidad de lodo su valores fueron estables en comparación a los del agua esto debido a la cantidad de agente añadido.

Viscosidad Marsh (viscosímetro Marsh)

Respaldándonosen la base teórica, la cual nos indica que durante el proceso de perforación debe evadir las altas viscosidades y perforara con la viscosidad de embudo más baja posible, y que al perforar con un lodo de bajo contenido de sólidos, la viscosidad de embudo puede variar entre 30 y 40 seg; Se ha establecido que el lodo examinado en el laboratorio, se encuentra dentro de estos parámetros.

Pérdida de filtrado (filtro prensa API)

Al momento de ser agregadas las arcillas al lodo sucede la hidratación, durante este procedimientolas arcillas adsorben agua aumentando así su volumen, comparando esto con los resultados obtenidos en el laboratorio, se ha logrado determinar, que la muestra presenta mayor pérdida de filtrado, ya que el agua se encuentra en mayor medidaque la bentonita, y en efecto esta no tiene la magnitudde absorber grandes proporciones de líquido.

Contenido de sólidos y líquidos (retorta)

Con los resultados obtenidos se pudo observar que el lodo contenía mayor cantidad de líquido por poseer menor cantidad de bentonita.

Porcentaje de arena (kit de contenido de arena)

El resultado de este fue “traza”, que significa que la cantidad de arena presente en el lodo es mínima

PH. (Análisis químico)

La mayoría de los lodos base acuosa son alcalinos y tienen un pH dentro del intervalo; de 7.5 a 11.5. Relacionando esto con los resultados obtenidos en la parte experimental, podemos decir, que los lodos estudiados entran en esta categoría.

Alcalinidad (análisis químico)

La alcalinidad de los lodos estudiados en el laboratorio nos indica que por la mezclacausada de iones carbonatos y bicarbonatos el lodo tiene un menor pH.

Cloruros (análisis químico)

El contenido de sal se determina para descubrir si existe algún domo salino o alguna fuente que aumente la cantidad de estos en los lodos, ya que después de 10000 ppm es necesario tratar al lodo. A través de las pruebas de laboratorio, el lodo mostró que poseía mayor cantidad de sal pero menos que el agua; la presencia de estos se puede adjudicar a que el agua utilizada para realizar esta preparación posee iones de CL-, ya que se supone que la misma viene de las plantas de tratamiento; por eso esta posee gran cantidad de sal y es necesario pretratarla a la hora de preparar un lodo.

Dureza (análisis químico)

Mediante esta prueba se determinan los iones de Ca++ y Mg++

presentes. El lodo presento mayor dureza,

La dureza puede causar un bajo rendimiento en las arcillas, necesitando una mayor cantidad de bentonita para preparar un lodo satisfactorio.

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