DESCRIPCIÓN TÉCNICA

SERVICIO DE FILTRACIÓN EN LA TERMINACIÓN E INTERVENCIÓN DE POZOS

Los fluidos que se usan para las operaciones de terminación, intervención y reparación de pozos, no sólo son usados para controlar las presiones de los fluidos de formación (agua, petróleo y gas); sino también para reducir o eliminar ciertos tipos de daño de formación. Actualmente en la industria se usan dos tipos básicos de fluidos para la terminación e intervención de los pozos:

- Los fluidos libres de sólidos- Los fluidos mejorados por sólidos

Los sistemas libre de sólidos, son salmueras que se preparan disolviendo sales en agua, como son; cloruro de sodio (NaCl), cloruro de potasio (ClK), cloruro de calcio (Cl2Ca), bromuro de calcio (Br2Ca), bromuro de zinc (Br2Zn), formiato de sodio (CH2OONa) y formiato de potasio (CH2OOK); el uso de determinada sal depende de la densidad requerida de la salmuera y de la capacidad inhibitoria para el hinchamiento de las arcillas y de los requerimientos ambientales.

Tipos de sólidos en una salmuera

Sólidos totales (TS): Es el total de sólidos que tiene la salmuera.Sólidos Totales Disueltos (TSD): Es el total de los sólidos en estado iónico en la salmuera.Sólidos Totales Suspendidos (TSS): Es el total de sólidos suspendidos que tiene la salmuera (son insolubles en agua).Entonces en una salmuera: TS = TSD + TSS

Para una salmuera muy usada como la de cloruro de potasio, vamos a diferenciar los TSD, de los TSS.

TSD

Cuando la sal (ClK), es mezclada con agua, en una concentración menor a la saturación, ocurre:

ClK (sólido) + H2O Cl- + K+ (forman una solución iónica)

El radio iónico de cada uno de estos iones es:

Cl- = 1.33 A° = 0.000133 micronesK+ = 1.81 A° = 0.000181 micrones

TSS

Son materiales que tienen como impurezas el cloruro de potasio, no son solubles en agua, por esta razón quedan en suspensión, el tamaño de la misma puede ser de varios micrones a menos de un micrón, la manera de expresar la concentración de TSS es en ppm (mg de material insoluble / por kilogramo de salmuera).

Es muy importante entender que la mayor concentración de los TSS que tiene la salmuera se incorporan durante la preparación de la salmuera, cuando la salmuera se mueve a través del sistema de circulación que tiene el equipo; un análisis fisicoquímico de los TSS, nos indica que pueden ser, recortes de perforación, óxidos de hierro, escoria, grasas para roscas, parafina, aditivo de lodos, polímeros, etc.

Desde la década de los años 70 las compañías operadoras, han aumentado sus esfuerzos para tratar de minimizar la contaminación de las salmueras con los sólidos suspendidos para incrementar la productividad de los pozos. Hoy día el criterio general es que “la remoción de sólidos mayores a 2 micrones de diámetro en todos los fluidos libres de sólidos para la terminación, e intervención de pozos, es esencial para maximizar la productividad del pozo y minimizar otros problemas que pueden existir en el pozo.

El por qué de las partículas mayores a 2 micrones, está directamente relacionado con la permeabilidad del reservorio. Uno de los servicios importantes en la industria, es el que se refiere a la filtración de las salmueras con la finalidad de remover el total de las partículas mayores a 2 micrones. Para conseguir este objetivo se usa un sistema de filtración dual.

Sistema primario de filtración

Esta filtración consiste en hacer pasar la salmuera contaminada a través de un filtro prensa, que tiene como medio filtrante tierra diatomea (son esqueletos fósiles de plantas muy pequeñas acuáticas prehistóricas), la turbidez de la salmuera que sale de este filtro está en el rango de 5-20 NTU, dependiendo de qué tan contaminada esté la salmuera, la concentración de los TSS, es de 15-40 ppm. El caudal de filtración es directamente proporcional al área de filtración que tiene el filtro prensa.

Sistema de filtración secundaria

La salmuera que sale del filtro prensa, se la hace pasar a través de filtros de celulosa absolutos de 2 micrones; la salmuera que sale de los filtros de celulosa, tiene una turbidez < 2 NTU, TSS < 10 ppm, y lo importante está libre de partículas de diámetro mayor a 2 micrones.

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La filtración de salmueras tiene por objeto eliminar todos los sólidos suspendidos en las mismas. El proceso empieza por la movilización del equipo al pozo y concluye con la desmovilización de la unidad, el detalle de las actividades se muestra a continuación:

MOVILIZACIÓN DE LA UNIDAD DE FILTRADO

Los equipos que se envían para realizar la operación son :

EQUIPOS PESO (kg) LARGO (m) ANCHO (m) ALTO (m)

Filtro prensa 4000 5.80 1.30 1.90

Portacartuchos 650 1.60 1.70 1.90

Bomba centrífuga 1000 2.20 1.20 1.70

Mezclador 2640 4.20 1.30 2.50

Cesta de Mangueras 700 4.90 1.00 1.20

Cesta de Accesorios 600 2.05 0.85 0.95

En la planchada del pozo se necesita un área de 120m2, cubierta por una Geomembrana de 750 micrones, con bordillos hechos con tubos de PVC de 6 y 8 pulgadas.

Accesorios adicionales:

- Mangueras de 3”, con uniones rápidas camlock, presión hasta 150 psi, para succión y descarga de salmuera.

- Manguera de 1”, con acoples tipo garra para conexión de aire.- Manguera de 2”.- Hidrolavadora, presión hasta 1200 psi (460 voltios, 60 Hz).- Caja de herramientas.- Turbidímetro.- Kit de reactivos para salinidad.- Kit de derrames.

Consumibles a enviar:

- Tierra diatomea- Filtros de celulosa beta 1000 – 2 micrones

INSTALACIÓN DE UNIDAD DE FILTRADO EN LOCACIÓN

Se realiza el permiso de trabajo según el formato del cliente.

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Se realiza una reunión de seguridad con el operador de grúa, maniobristas y demás personas involucradas.

El Operador junto a sus asistentes colocan en el área predeterminada la geomembrana.

Utilizando la grúa se ubican los equipos sobre la geomembrana. Su ubicación dependerá de la posición de los tanques de succión y descarga de preparación de salmuera.

El operador y los asistentes efectúan las conexiones de mangueras y realizan los empalmes.

Se coordinará con personal de Petrominerales la instalación de la toma de aire del compresor del equipo de perforación hacia la unidad de filtrado.

Luego se ubican letreros, basureros y extintores. Finalmente se delimitará el área de trabajo (cinta de seguridad).

OPERACIÓN DE LA UNIDAD DE FILTRADO

Durante la operación de la unidad de filtrado el personal realizará las siguientes actividades:

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Se verificará que el filtro prensa este completamente limpio. El personal se asegurará de que se haya efectuado la limpieza de todas las tuberías y

conexiones a fin de asegurar que la salmuera ingrese con la composición adecuada al pozo.

Se verifica el correcto cierre hidráulico del filtro prensa (2,000 psi). Se verifica que el mezclador y las carcasas de los filtros de celulosa estén limpios. Se verifica el funcionamiento del motor – bomba, en el circuito cerrado de la unidad. Se prepara el Precoat (Inicialmente con 4 sacos de tierra diatomea) y se recircula el

mismo en el filtro prensa durante 30 minutos. Durante filtración continua, se bombea en forma conjunta con la salmuera que esta

filtrando de 2 a 4bbl de Precoat para mantener el revoque filtrante en buenas condiciones.

Una vez que la presión en el filtro prensa llegue a 30 psi se lava la unidad. Cuando la presión en la carcasa de los filtros llega a 20 psi, o el caudal de filtración baje

a menos de 2 bpm, se cambian los filtros. Durante la filtración, el operador o asistentes medirán la turbidez en el ingreso del

filtro prensa (salida del pozo – tanque de almacenamiento) y luego de que la salmuera salga de los cartuchos de celulosa beta -1000 de 2 micrones (retorno al pozo).

Los fluidos muy oscuros y/o viscosos no se deben pasar por la unidad de filtrado, esto favorecerá a tener mayor eficiencia de consumibles. Por lo general estos fluidos se envían al tanque de desechos líquidos.

El operador anota el volumen filtrado durante las 24 horas en el parte diario y lleva el control en el parte del volumen total de salmuera acumulada filtrada desde el inicio de las operaciones.

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DIAGRAMA DE INSTALACIÓN

Mangueras de 3” con conexiones camlockMangueras de 1” con acople tipo garra

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Equipos & Materiales

FILTRO PRENSAS CON TIERRA DIATOMEA

Este sistema tiene un rango amplio de aplicación desde lodos viscosos a fluidos livianos y claros, el filtro prensa es el principal y más versátil y seguro equipo para operaciones de Workover, si se selecciona el apropiado grado de las tierras diatomeas, el filtro prensa puede solucionar cualquier problema de filtración. Hay filtro prensa hidráulico y mecánico.

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TIERRA DIATOMEA

Nombre Químico: SÍLICE

Fórmula: SiO2

Fabricante: CELITE MEXICO

Características Físicas Típicas

- Color: Blanco- Apariencia: Polvo- Origen: Diatomita Lacustre- Descripción: Filtrante calcinado con fundente- Densidad:

Seca, (lbs./ft3) 30.5Húmeda, (lbs/ft3) 31.2

- pH: 9.6- Gravedad Específica 2.3- Humedad, % < 1.0- Perdida por calcinación, % 0.2- Permeabilidad 4.0

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UNIDAD CON CARTUCHOS DE CELULOSA

Los Cartuchos están divididos en dos clases, nominal y absolutos, esta clasificación está en base a las partículas removidas y la eficiencia; la industria no tiene estándares de eficiencia definidos, cada fabricante tiene su propia evaluación: estas unidades de cartuchos solo son recomendadas donde la cuantía de sólidos suspendidos es menor a 1000 ppm.

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Capacidad nominal de los cartuchos

Cartucho, 5 μm nominal. 9.6 lbs/gal NaCl. Fijarse en la distribución de las partículas filtradas mayores que la graduación del cartucho.

Los cartuchos con capacidad nominal están disponibles en amplios rangos de diferentes componentes y configuraciones; el costo inicial es bajo cuando se los usa apropiadamente, son muy efectivos para una extensa aplicación, son fabricados de diferentes materiales, fibras, fibras de vidrio, resinas, polipropileno, todos estos materiales son plegados para aumentar el área de filtración. Por ejemplo un cartucho de 5 micrones nominal, puede dejar pasar partículas cuyo diámetro es mayor a 5 micrones en pequeños %, este % va depender del fabricante. Ver la grafica de la parte superior.

CAPACIDAD ABSOLUTA DE DE LOS CARTUCHOS

Los cartuchos absolutos tienen un alto costo inicial, generalmente son usados en situaciones donde la calidad del fluido no puede ser comprometida, estos cartuchos tienen una gran área; pero solamente dejan pasar partícula menores o iguales a las indicadas por el fabricante.

BOMBA CENTRIFUGA CON MOTOR DIESEL

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MEZCLADOR DE 2 CUERPOS

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TURBIDIMETRO

SISTEMA DE FILTRACION DE EQUIPETROL

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RECOMENDACIONES PARA LA FILTRACIÓN DE SALMUERAS

En los últimos años realizamos operaciones sin ningún tipo de contratiempo lo que indica, el buen rendimiento de nuestras unidades de filtración y principalmente la experiencia de nuestro personal de campo.

Para conseguir los beneficios anteriores entre otras cosas tenemos que realizar las siguientes recomendaciones:

Es Importante que el personal de filtrado y el químico del pozo coordinen para evitar contaminar la salmuera circulante filtrada con los materiales de los baches viscosos, la salmuera contaminada debe ser separada y luego reutilizarla en la preparación de nuevos baches, esto hace que el tiempo de circulación para bajar las NTU será menor.

El personal técnico de la compañía que está a cargo de los fluidos que se bombean al pozo, es el más indicado para sugerir que los fluidos contaminados, cargas muertas, etc. y todo el fluido que se desea recuperar sean separados en tanques limpios para su posterior reacondicionamiento y filtrado del mismo.

Es importante mencionar que estas operaciones se deben realizar cuando se disponga del tiempo necesario para no perjudicar las operaciones, ya que las cargas muertas provocan el taponamiento prematuro de los filtros.

Cuando se reperfora cemento y se va realizar el cambio de fluido por una salmuera filtrada, es muy importante si es posible bombear un colchón de agua para limpiar la cañería que está impregnada de partículas muy finas de cemento con preferencia en turbulencia (los filtros de celulosa no pueden retener partículas cuyos diámetro sean menores a 2 micrones)

Verificar la limpieza de todo el circuito por donde fluye la salmuera en superficie y en pozo, es básico para lograr un mejor rendimiento de los consumibles (tierras y filtros) Estos fluidos deben ser almacenados en el tanque donde se encuentra el fluido contaminado.

Evitar filtrar las cargas muertas de los diferentes tanques, mejora el rendimiento de los consumibles.

Los tanques donde se encuentra la salmuera deben estar libres de óxidos de hierro; la sarta y herramientas que se usen en el pozo deben estar completamente limpias libre de óxidos.

Las salmueras recién preparadas deben ser filtradas, porque el material (solido) no tiene una pureza del 100%.

Las salmueras con que se realizan las operaciones deben filtrarse en forma continua para ir eliminando los insolubles mayores a 2 micrones que forma el ion hierro principalmente cuando la salmuera se encuentra en estado estático.

Las salmueras que tienen altas concentraciones de óxidos de hierro, son de color amarillento, estas partículas son menores a 2 micrones, para decantar estas partículas se debe hacerle un tratamiento al fluido contaminado, incrementando el pH a 10.5 – 11, es posible precipitar estas pequeñas partículas, bajando la turbidez y la concentración de Fe+3, luego el pH de la salmuera puede manejarse con volúmenes nuevos de salmuera, libre de soda caustica.

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Durante toda la circulación de la salmuera en el pozo debe pasar a través de las mallas; la zaranda debe tener las mallas en buen estado y si es posible colocar malla mesh 250 o mayor.

No se recomienda lavar los cartuchos para reutilizarlos nuevamente, porque la presión de lavado puede perforar el medio filtrante y pasarían partículas de diámetro mayor al que deseamos retener y compromete la calidad del filtrado.

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