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

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

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

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 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.

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. Densidad: Peso Viscosidad: Resistencia a fluir, suspensión de sólidos Viscosidad Plástica : Resistencia a fluir causada por la fricción de las partículas suspendidas, depende en el numero y tamano de particulas Yield Point: Resistencia a fluir causada por atraccion electrica entre las partículas suspendidas Geles - Resistencia a fluir causada por atraccion electrica entre las partículas suspendidas cuando el fluido no esta en movimiento sobre tiempo Contenido de Sólidos Contenido de Arena (> 74 micrones) Filtrado

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

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

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

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

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. $

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

Tamaños de partículas comunes En Micrones (µ) - 25,400 Micrones = 1 pulgada OBJETIVO O SENTIDO DIAMETRO (MICRONES) TAMAÑO MESH EQUIVALENTE Arena 74-2000 200-10 Resolución de ojo 44 325 Pelo 30-180 475-80 Talco 5-50 ?-275 Sensibilidad de dedos 20 625 Sentido entre dientes 8 ? Arcillas Menor que 2 ?

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

Clasificación de Tamaño de Partículas Clas. API Rango Nombre Común Grueso > 2000 Gravilla Intermedio 250 – 2000 Arena Medio 74 – 250 Arena Fino 44- 74 Silt Ultra Fino 2 – 44 Silt/Arcilla Coloidales 0 –2 Arcilla

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

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

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

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

Importancia Ambiental Sistema de Control de Sólidos 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. Mayor remoción de sólidos Menor dilución Menor excesos de lodo Menor generación de desechos Menor impacto ambiental

V = Velocidad de asentamiento Stokes Law V = d2• (SGS-SGL) • G K •  V = Velocidad de asentamiento d = Diámetro de sólido SGS= Gravedad especifica sólido SGL= Gravedad especifica liquido G = Fuerza gravitacional K = Constante  = Viscosidad de liquido

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

Velocidades de Sedimentación Para Esferas de Vidrio Tamaño (mm) Micrones Mesh Tipo de Particula Area Superficial* Asentar 1’ Tiempo para 2 1 1,000 18 Arena 4.87 in 3 seg 2 .1 100 150 Arena fina 48.7 in 38 seg 2 .01 10 1000? Silt 3.38 ft 33 min 2 .001 1 N/A Bacteria 33.8 ft 55 hr. 2 .0001 .1 N/A Coloidal 3.8 yd. 230 días Ft *Area of particles of indicated size produced from a single 10mm diameter sphere of 2.6 specific gravity

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

Distribución de Sólidos 9 lbs/gal. COLOIDALES LIMO ARENA 200 MESH CORTES 325 MESH 150 MESH 30 MESH 80 MESH CANTIDAD ZARANDAS HIDROCICLONES CENTRIFUGA 5 44 74 100 180 595 TAMAÑO DE PARTICULAS

Distribución de Sólidos 15lbs/gal. COLOIDALES LIMO ARENA 200 MESH CORTES CANTIDAD SOLIDOS COMERCIALES ZARANDAS HIDROCICLONES CENTRIFUGA SOLIDOS PERFORADOS 5 44 74 100 180 595 TAMAÑO DE PARTICULAS

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

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