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Teoría de Control de Sólidos Funciona debido a ……...

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1 Teoría de Control de Sólidos Funciona debido a ……...

2 Funciones del Lodo de Perforación Transporta los sólidos perforados del fondo del pozo hacia la superficie. Transporta los sólidos perforados del fondo del pozo hacia la superficie. Mantiene la integridad del pozo. Mantiene la integridad del pozo. Controla las presiones de la formación. Controla las presiones de la formación. Enfría la mecha de perforación y lubrica la sarta. Enfría la mecha de perforación y lubrica la sarta. Limpia debajo de la mecha. Limpia debajo de la mecha. Mantiene sólidos suspendidos mientras se detiene la circulación. Mantiene sólidos suspendidos mientras se detiene la circulación. Medio adecuado para el perfilaje del pozo. Medio adecuado para el perfilaje del pozo. Ayuda a soportar el peso de la sarta de perforación Ayuda a soportar el peso de la sarta de perforación Trasmite energía hidráulica a la mecha de perforación. Trasmite energía hidráulica a la mecha de perforación. Permite la remoción de los sólidos por el sistema de superficie. Permite la remoción de los sólidos por el sistema de superficie.

3 Drilling Mud Functions of Drilling Fluids Control Pressure Support Drill String Cool & Lubricate BHA Lift Drill Cuttings Protect Pay Zone Maintain Borehole Suspend Drill Cuttings Power Downhole Motors Reduce Costs

4 Funciones Mas Importantes El lodo de perforación mueve los sólidos cortados por la mecha de perforación desde el fondo del hueco hacia la superficie. La remoción de los sólidos de perforación es esencial para poder continuar perforando. El lodo de perforación mueve los sólidos cortados por la mecha de perforación desde el fondo del hueco hacia la superficie. La remoción de los sólidos de perforación es esencial para poder continuar perforando. El lodo de perforación resiste las presiones ejercida por la formación previniendo reventones del pozo. El lodo de perforación resiste las presiones ejercida por la formación previniendo reventones del pozo. El lodo de perforación protege y mantiene las paredes del pozo para evitar derrumbamientos. El lodo de perforación protege y mantiene las paredes del pozo para evitar derrumbamientos.

5 Propiedades del Lodo de Perforación La habilidad del lodo de perforación para cumplir sus funciones depende de varias propiedades del lodo, la mayoría de las cuales son cuantificables y afectadas por la remoción de sólidos. La habilidad del lodo de perforación para cumplir sus funciones depende de varias propiedades del lodo, la mayoría de las cuales son cuantificables y afectadas por la remoción de sólidos. u Densidad: Peso u Viscosidad: Resistencia a fluir, suspensión de sólidos u Viscosidad Plástica : Resistencia a fluir causada por la fricción de las partículas suspendidas, depende en el numero y tamano de particulas u Yield Point: Resistencia a fluir causada por atraccion electrica entre las partículas suspendidas u Geles - Resistencia a fluir causada por atraccion electrica entre las partículas suspendidas cuando el fluido no esta en movimiento sobre tiempo u Contenido de Sólidos u Contenido de Arena (> 74 micrones) u Filtrado

6 Efectos de Sólidos de perforación (Contaminantes) Lodo de Perforacion Incremento de costos Pobres Trabados de Cementacion Redución RDP Perdida de Circulación Exceso Arrastre & Torque Incremento Viscosidad Exceso abrasión Pega de Tuberia Perdida de Producción

7 Drilling Mud Impact of Drill Solids (Contaminants) Increased costs Poor Cement Jobs Reduced ROP Lost Circulation Excess Drag & Torque Increased Viscosity Excess abrasion Stuck Pipe Lost Production

8 Efectos de Sólidos de Perforación Menos ROP Menos ROP u Cabeza hidrostática mas alta u Interferencia con la mecha/formación interfase Incremento de viscosidad: Incremento de viscosidad: u Geles mas altos u Menos eficiencia de todos los equipos de SCE u Uso de mallas mas grueso u Ratas de asentamiento más bajas (Stokes Law) u Costos de dilución y tratamiento químico mas alto

9 Efectos de Sólidos Perforados Torta de mala calidad Torta de mala calidad u Torta mas gruesa u Mas arrastre u Posible pega de tubería u Menos control de filtración u Se daña la formación u Interpretaciones de registros REMUEVALOS AHORA MISMO! REMUEVALOS AHORA MISMO! Mas abrasión afecta: Mas abrasión afecta: u Bombas y repuestos u Equipo Control de Sólidos u Mallas y soportes de mallas u Hidrociclones u Ensamblaje rotacional de centrifugas u Turbinas y MWD u Brocas o mechas u Tubería Costos operacionales mas alta Costos operacionales mas alta

10 Beneficios de Remoción de Sólidos La principal razón para remover sólidos perforados del sistema es para prevenir problemas de perforación y reducir costo de lodo y costo de manejo de desechos. En definitiva reducir el costo total de perforación. La principal razón para remover sólidos perforados del sistema es para prevenir problemas de perforación y reducir costo de lodo y costo de manejo de desechos. En definitiva reducir el costo total de perforación. $

11 Tamaño Tamaño Forma Forma u Granular u Esférico u Laminar Gravedad especifica (Densidad) Gravedad especifica (Densidad) u Bajo u Sólidos perforados u Sólidos comerciales u Alta u Barita o hematita Características de Sólidos Reactividad Reactividad u Interfase entre partículas u Afecta la viscosidad Permeable o inerte Permeable o inerte u Retención de fluido internamente u Porcentaje humedad en los recortes

12 Tamaños de partículas comunes OBJETIVO O SENTIDO DIAMETRO (MICRONES) TAMAÑO MESH EQUIVALENTE Arena Resolución de ojo44325 Pelo Talco5-50?-275 Sensibilidad de dedos20625 Sentido entre dientes8? ArcillasMenor que 2? En Micrones (µ) - 25,400 Micrones = 1 pulgada

13 Clasificación de Sólidos Gravedad específica Gravedad específica u Sólidos de alta gravedad (material densificante) u Sólidos de baja gravedad ( Sólidos comerciales y ripios) Tamaño de partículas Tamaño de partículas u Recortes ( partículas descargadas por zarandas) u Arena API ( partículas > 74 micrones) u Silt o Limo (partículas de 2 a 74 micrones) u Coloidales (partículas <2micrones) Actividad eléctrica Actividad eléctrica u Sólidos inertes: Arena, barita u Sólidos reactivos: arcilla, bentonita (aglomeración, afecta viscosidad )

14 Clasificación de Tamaño de Partículas Clas. APIRangoNombre Común Grueso> 2000Gravilla Intermedio250 – 2000Arena Medio74 – 250Arena Fino44- 74Silt Ultra Fino2 – 44Silt/Arcilla Coloidales0 –2Arcilla

15 Volumen vs. Área superficial Volumen=1x1x1x8 cubos=8mt3 Área de cubos=1 x 1 x 6 lados x 8 cubos=48mt3 (100% mas) Dividir el cubo 3 veces Volumen de un cubo=2x2x2=8mt3 Área de cubo=2x2x6 lados=24mt

16 Tamaño de partículas y área de superficie Partículas mas pequeña tiene mas área superficie por unidad de volumen Partículas mas pequeña tiene mas área superficie por unidad de volumen u Requiere mas fluido para cubrirlos u Formas cúbicas tiene mas área de superficie que esféricas El área superficial aumenta exponencialmente con la degradación de partículas El área superficial aumenta exponencialmente con la degradación de partículas Aumento en área de superficie Aumento en área de superficie u aumenta viscosidad u Menos liquido libre disponible u Mas dilución

17 Métodos de Control de Sólidos u Dilución o desplazamiento u Única manera a completamente eliminar sólidos perforados u Normalmente lo mas Costoso u Restricciones ambientales u Sedimentación u Efectivo para sólidos grandes u Requiere espacios grandes u Medios Mecánicos (Equipo de control de sólidos) u Económico u Efectivo si la instalación es adecuada u Medios Mecánico-Químico

18 Desplazamiento/DiluciónDesplazamiento/Dilución Desplazamiento Desplazamiento u Única manera a sacar todos los contaminantes (sin adición de químicos). u Normalmente la manera de control de sólidos mas costoso. u Ultimo opción en muchos casos. Dilucion Dilucion u Método común para controlar el contenido de sólidos. u La dilución no reduce el contenido de sólidos, este reduce su concentración. u Dilución es costosa. u Cada barril de dilución, requiere de aditivos químicos para mantener las propiedades del lodo. u Dilución crea exceso de lodo que finalmente debe ser desechado. u Sólidos no removidos por ECS debe ser diluido, para mantener propiedades del lodo.

19 Importancia Ambiental Sistema de Control de Sólidos Sólidos no removidos por el SCS, debe ser diluido con agua para mantener las propiedades del lodo. Sólidos no removidos por el SCS, debe ser diluido con agua para mantener las propiedades del lodo. Dilución crea excesos de lodo que finalmente deben ser desechados. Dilución crea excesos de lodo que finalmente deben ser desechados. Mayor remoción de sólidos Mayor remoción de sólidos u Menor dilución u Menor excesos de lodo u Menor generación de desechos u Menor impacto ambiental

20 AsentamientoAsentamiento Stokes Law V = d 2 (SG S -SG L ) G K K V = Velocidad de asentamiento d = Diámetro de sólido d = Diámetro de sólido SG S = Gravedad especifica sólido SG L = Gravedad especifica liquido G = Fuerza gravitacional G = Fuerza gravitacional K = Constante K = Constante = Viscosidad de liquido = Viscosidad de liquido

21 Puntos Claves de la Ley de Stokes SI Aumenta diámetro de partícula Aumenta diámetro de partícula Diferencia en gravedades especificas aumenta Diferencia en gravedades especificas aumenta Fuerza gravitacional aumenta Fuerza gravitacional aumenta Aumenta viscosidad Aumenta viscosidad AFECTO VELOCIDAD Aumenta Aumenta Disminuía Disminuía

22 Tamaño (mm) MicronesMeshTipo de Particula Area Superficial* Asentar 1 Velocidades de Sedimentación Para Esferas de Vidrio 2 11,00018Arena4.87 in3 seg Arena fina 48.7 in38 seg ?Silt3.38 ft33 min N/ABacteria33.8 ft55 hr N/AColoidal3.8 yd.230 días Ft Tiempo para *Area of particles of indicated size produced from a single 10mm diameter sphere of 2.6 specific gravity

23 Remoción Mecánico Mallas Mallas u Primer línea de defensa Centrifugación Centrifugación u Aumenta fuerza de G u Basado en Stokes Law u Remueve partículas mas fina Equipo Combinación Equipo Combinación u Acondicionadores de lodo u Sistemas recuperación de fluidos Tratamiento químico Tratamiento químico u Floculación u Coagulación u Ajuste pH Método usado depende en: Tamaño de sólidos Tamaño de sólidos Tipo de sólidos Tipo de sólidos Programa de lodo Programa de lodo Factores ambientales Factores ambientales Factores económicos Factores económicos

24 Distribución de Sólidos 9 lbs/gal. ARENA LIMO COLOIDALES MESH 200 MESH 150 MESH 80 MESH 30 MESH TAMAÑO DE PARTICULAS CANTIDAD CORTES ZARANDAS HIDROCICLONES CENTRIFUGA

25 Distribución de Sólidos 15lbs/gal. ARENA LIMO COLOIDALES MESH TAMAÑO DE PARTICULAS CANTIDAD SOLIDOS PERFORADOS SOLIDOS COMERCIALES CORTES ZARANDAS HIDROCICLONES CENTRIFUGA

26 Componentes del Fluido de Perforación LODO SOLIDOS MATERIALES DE PESO RIPIOS ADITIVOS COMERCIALES LIQUIDOSAL Cloruro de Sodio Cloruro de Calcio Cloruro de Potasio Gel Polímero Tiner Otros Aditivos Barita Hematita Carbonato de Calcio Aguas Aceite Salmuera Agua Salada Sólidos de Baja Gravedad El Contaminante

27 Beneficios de Control de Sólidos Lodo de Peforación Alta Eficiencia de Perforación Reduce Costos Disposición Reduce Costos de Lodo Mejora Vida Util de Equipos Bajos Costo de Proyectos Bajos Costo de Proyectos Buenas Propiedades Lodo Reduce Problemas del Pozo Mejora Torta de Filtrado


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