1er Lab-Densidad Del Lodo de Perforacion

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica

Fluidos de Perforación

PRIMER LABORATORIO LABORATORIO DENSIDAD DEL LODO DE PERFORACION

1. OBJETIVOS  •

•

•

Calcular la densidad de cierto lodo de perforación previamente preparado, por medio de dos métodos diferentes los cuales son! "étodo de #alan$a F%NN y el "étodo del &idrómetro'  %prender el uso y mane(o de los equipos utili$ados utili$ados en los dos diferentes méto método dos s menc mencio iona nado dos s para para que que calc calcul ulo o de la dens densid idad ad del del lodo lodo de perforación' )legar a conocer las diferentes funciones de la *aritina y de la *entonita, que son los componentes principales de nuestros lodos de perforación a estudiar'

2. FU FUND NDAM AMEN ENTO TO TE TEOR ORIC ICO  O 

DENSIDAD DEL LODO DE PERFORACION.+efin +efine e la capaci capacidad dad del del lodo lodo de e(erce e(ercerr una una contra contrapre presió sión n en las parede paredes s de la perfor perforaci ación ón,, contro controlan lando do de este este modo modo las las presio presiones nes litos litostt ttica ica e -idros -idrostt ttica ica e.istentes en las formaciones perforadas' /e determina pesando en una *alan$a un volumen conocido de lodo' )a escala de la *alan$a da directamente el valor de la densidad del lodo' )a densidad de los lodos *entoníticos puede variar desde poco ms de la unidad -asta 0,1 apro.imadamente' Para conseguir densidades mayores y que el lodo siga siendo *om*ea*le, es preciso a2adir aditivos como el sulfato *rico 3 *aritina *aritina44 que tiene una densidad comprendida entre 5,16 y 5,78, logrndose lodos con densidades de -asta 1,5' 9tros aditivos para aumentar la densidad, aunque menos usados, son la galena 3:,84, con cuya adición se pueden alcan$ar densidades anlogas a la de la *aritina, el car*onato clcico 31,:4 o la pirita 384' Para re*a(ar la densidad ser preciso diluir el lodo mediante la adición de agua' ;n los lodos preparados para perforar po$os para agua, las densidades oscilan entre 0,65 y 0,05 sin que sean ms eficaces cuando se so*repasa esta cifra e incluso pueden pueden aparec aparecer er pro*le pro*lemas mas de *om*e *om*eo o y pelig peligro ro de tapar tapar con ello ellos s -ori$o -ori$onte ntes s acuíferos' %dems, %dems, el aumento de la densidad del lodo no tiene t iene un efecto grande en el mantenimiento de las paredes del po$o, ms *ien, es mayor la influencia de sus propiedades ti.otrópicas y la adecuación de los restantes parmetros a la litología y calidad de las aguas encontradas' /i -u*iera que controlar, por e(emplo surgencias, la densidad puede incrementarse mediante adición de aditivos pesados' )a densidad tiene una influencia directa en la capacidad de e.tracción del detritus, pues al regirse, de forma apro.imada por la ley de /toera #'

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Ley de Stokes

> ? velocidad de caída de las partículas 3consideradas esféricas4 en cm@sg' d ? dimetro de las partículas 3en cm4 Af ? peso específico del material de las partículas 3gr@cm74 B ? viscosidad del fluido 3en poises4, g ? gravedad 3cm@sg14' +urante la perforación se pueden producir de forma natural variaciones en la densidad del lodo que de*en controlarse y corregirse adecuadamente' %sí, por e(emplo, un aporte de agua clara de*ido a la perforación de un nivel acuífero productivo 3con una presión -idrosttica superior al peso de la columna de lodo4, o simplemente a una infiltración puntual de*ida a precipitaciones intensas, puede diluir el lodo disminuyendo la densidad' Por contra, la densidad puede incrementarse por la incorporación de fracciones finas procedentes de la propia formación geológica que se esté perforando'

BENTONITA.)a #entonita es una roca compuesta por ms de un tipo de minerales, aunque son las esmectitas sus constituyentes esenciales y las que le confieren sus propiedades características' /u definición parte de 0 en que fueron descu*iertas y clasificadas como tales en FortD #enton, Eyoming, U/%', a causa de una *entonita que poseía propiedades muy especiales, particularmente la de -inc-arse en el agua, dando una masa voluminosa y gelatinosa' )as *entonitas son tam*ién llamadas arcillas activadas de*ido a su afinidad en ciertas reacciones químicas causada por su e.cesiva carga negativa' )os productos comerciales de *entonitas se clasifican en términos generales como! Montmorillonitas! %rcillas esmécticas con una estructura de capas' ;l ión aluminio predomina en la estructura pero puede ser reempla$ado por otro ión metlico formando una gran variedad de minerales' Bentonita: +escri*e "ontmorillonita'

generalmente

una

arcilla

compuesta

esencialmente

de

Bentonita Sódica: ;s una "ontmorillonita que se encuentra en forma natural y que contiene un alto nivel de iones de sodio' /e -inc-a al me$clarse con el agua' am*ién se conoce como Eyoming #entonita o Eestern #entonita' Bentonita Cálcica: ;s una "ontmorillonita en la que el catión intercam*ia*le predominante es el calcio' No e.-i*e la capacidad de -inc-amiento de la *entonita sódica, pero tiene propiedades a*sor*entes' am*ién es llamada /out-ern, e.as o "ississippi #entonitaH'

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Aplicaciones en la Industria del Petrleo )as *entonitas propiedades muy amplias y atractivas lo que -ace que sus usos sean muy amplios y diversos' /us aplicaciones industriales ms importantes son! Lodos de perfor!"#$  % pesar de los numerosos cam*ios que -an tenido las formulaciones de los lodos de perforación, la *entonita sigue utili$ndose en gran medida' )os lodos de perforación son los fluidos *om*eados que circulan a través del po$o mientras este es perforado' /u composición se a(usta a medida que cam*ian las e.igencias, de acuerdo con la profundidad de la perforación y los otros materiales encontrados' )as funciones que de*e cumplir el lodo de perforación son! o o o

o o

o

o o

Control de presiones de formación y esta*ili$ación de las paredes' ;nfriamiento de la -erramienta de perforación' /ellamiento o formación de un recu*rimiento delgado e impermea*le contra la pared del po$o que no de(ar filtrar agua en la formación geológica' Permitir la adición de agentes densificantes' Producción de una presión -idrosttica suficiente para esta*ili$ar la pared y conservar en la formación geológica sus fluidos' emoción de escom*ros del fondo del po$o y transporte de los mismos a la superficie' /oporte de parte del peso del taladro' ransmisión de potencia -idrulica a la *roca'

Una gran variedad de minerales industriales y productos químicos es utili$ada en la formación de lodos de perforación, pero siempre, e% "$&red"e$te '(s "'port$te es % Be$to$"t y su utili$ación se *asa en el "$!re'e$to de % )"s!os"dd de% %odo, que garanti$a una efectiva e.tracción a la superficie de los escom*ros' BARITINA.)a *aritina o sulfato de *ario es un mineral de alto peso específico y alta resistencia a los ataques químicos' Para muc-os usos, en productos y procesos industriales, la *aritina de*er ser pura, teniendo una me(or coti$ación la de color *lanco' ;l clculo del peso específico de la *aritina pura arro(a un valor de 5'J pero de*ido a la presencia de inclusiones e impure$as en la *aritina natural, pueden reducir este valor considera*lemente' )a industria del petróleo, para la perforación de po$os profundos, necesita preparar  una pulpa o lodo con partículas de *aritina y *entonita en suspensión' L *r"t"$ +'e$t e% peso espe!,f"!o y la *entonita incrementa la viscosidad de la pulpa, que

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impide el asentamiento de las partículas y genera una capa impermea*le so*re las paredes del po$o' Para la preparación de lodos pesados, la *aritina puede tener  cualquier color pero no de*e contener materiales que contaminen el lodo' Con la adición de sulfato *rico, con densidad comprendida entre 5,16D5,78 se consiguen densidades en el lodo superiores a 1,78D1,56, sin que el aumento de sólidos en el lodo per(udique de forma nota*le su viscosidad y ti.otropía' BALAN!A DE LODOS.)a *alan$a de lodos, es una -erramienta a través del cual podemos determinar ciertas propiedades de un lodo de perforación, como es el Peso ;specífico 3l*@gal, l*@pie7, g@cm7, l*@pulg1' @0,666 pies, peso esp'4' ;(emplo +ensidad fluido perf' ? 01 l*@gal 30'55 g@cm7 o peso espec' 0'554 )a *alan$a de lodos, es una -erramienta de aluminio, consiste en un vasito de metal que se encuentra unido a un *ra$o o palanca, la cual se encuentra graduada indicndonos los valores determinados con la ayuda de un contrapeso móvil que se despla$a a lo largo del *ra$o'  %sí mismo en el punto en el cual estn unidos el vasito con el *ra$o, se encuentra un apoyo para la -erramienta para que permita un *alanceo -asta encontrar el valor  *uscado'

EL "IDROMETRO.;l -idrómetro, al igual que la *alan$a de lodos, es una -erramienta que nos permite calcular el peso específico del lodo de perforación' ;l -idrómetro para calcular el peso específico de lodos, es parecido al -idrómetro convencional, con la peque2a diferencia de que es muc-o mas grande 36': cm4 es de

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aluminio y -ueco, va colocado en un recipiente cilíndrico ms grande aKn, lleno de agua' )a varilla graduada 3el -idrómetro en sí4 va enroscada en su parte *a(a con un recipiente de *aquelita, en el cual se depositar una porción de muestra, y así finalmente poder determinar el peso especifico de la muestra' %sí mismo la varilla dispone de un tornillo en su parte superior el cual sirve para colocarle pesos y así poder cali*rarlo'

-. ROCEDIMIENTO 

0ro'D /e preparan los lodos con la siguiente composición!

22/0 &r. de Be$to$"t  -0 !!. 3 2 O d+%!e 4&+ de !5o6.

Lodo A

22/0 &r. de Be$to$"t  2 &r. de Br"t"$  -0 !!. 3 2 O d+%!e 4&+ de !5o6.

Lodo B

22/0 &r. de Be$to$"t  7 &r. de Br"t"$  -0 !!. 3 2 O d+%!e 4&+ de !5o6.

Lodo C 

22/0 &r. de Be$to$"t  8 &r. de Br"t"$  -0 !!. 3 2 O d+%!e 4&+ de !5o6.

Lodo D

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Para el pesado de los 22,5 gramos de bentonita y los 40 gramos de baritina  se utili$ó la *alan$a electrónica mostrada en la figura' 3para nuestro grupo4

1do'D )uego de -a*er procedido con las me$clas anteriores se procede a agitar dic-as me$clas en el agitador &amilton, como se muestra en la figura'

";9+9 +; )% #%)%NL% F%NN'D (Este método es tili!ado "ara todos los ti"os de lodo# 7ro'D eniendo nuestro lodo *ien agitado, se procede a vaciar este en la copa de la *alan$a y taparlo correctamente' /e implementa y arma el equipo como se muestra en la figura'

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5to'D Por ultimo se toma lectura de la *alan$a, -aciendo coincidir el nivel de *ur*u(a con la marca del equipo, regulando el cursor'

";9+9 +;) &I+9";9'D (Este método es tili!ado "ara todos los ti"os de lodo#

8to'D eniendo nuestro lodo *ien agitado, se procede a vaciar este en el recipiente de vaquelita y armarlo con la varilla graduada'

Jto'D /e introduce el -idrómetro ya armando dentro del Cilindro lleno con agua, y se gira el -idrómetro para su correcta lectura, evitando así que se pegue a las paredes del Cilindro'

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7. RESULTADOS  Cuadro # Lodo

Densidad $l%&'al( Método de Balan!a $%&& 

Densidad $l%&'al( Método del 'idrómetro

Lodo A

,J6

,J6

M,66

M,61

M,56

M,58

Lodo B (20 gr baritina#

Lodo C (40 gr baritina#

Lodo D ()0 gr baritina#

Para poder -allar teóricamente los valores de densidad de cada lodo, usaremos la siguiente formula!

 ρ  Lodo

 Lodo =

 M total  total 

=

=

 M total 

=

V total 

 M bentonita V bentonita

 M bentonita + M agua

→

V bentonita + V agua

+

 M baritina

+

V baritina

+ +

 M agua

→

V agua

para )odo %

para )odo #, C y

/a*emos!

onita

=

 g 

2,42 cm3 y ρ baritina

=

 g 

4,2 cm3

9*teniendo resultados teóricos!

 ρ  LodoB

=

 g 

1,0767 cm3

 ρ  LodoC  = 1,1184

 g  cm

3



lb 8,985  gal 



lb 9,333  gal 

 g 

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lb



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)os resultados del la*oratorio con los resultados teóricos se pueden contrastar me(or  en un cuadro, anotando los errores correspondientes en porcenta(es de cada me$cla de lodo!

Cuadro ) Lodo Lodo A Lodo B (20 gr baritina# Lodo C (40 gr baritina# Lodo D ()0 gr baritina#

Densidad $l%&'al(

Densidad $l%&'al(

Método de Balan!a $%&& 

*eórico

Error  $*(

,J6

,J80

6,8M

M,66

,M8

6,0J:

M,56

M,777

6,:0:

M,10

Cuadro + Lodo Lodo A Lodo B (20 gr baritina# Lodo C (40 gr baritina# Lodo D ()0 gr baritina#

Densidad $l%&'al(

Densidad $l%&'al(

Método del 'idrómetro

*eórico

Error  $*(

,J

,J80

6,8M

M,61

,M8

6,7M

M,58

M,777

0,187

M,10

0. CONCLUSIONES 9 RECOMENDACIONES  •

•

•

/e puede o*servar en el cuadro 0 que la densidad del lodo aumenta a medida que agregamos *aritina, por lo tanto concluimos que la *aritina es un componente que aumenta el peso del lodo de perforación' Por simple o*servación nos damos cuenta que las densidades o*tenidas por am*os métodos son muy similares, por lo tanto afirmamos que nuestras lecturas de los equipos -an sido muy *ien -ec-as' ;n los cuadros 1 y 7 se puede o*servar que los errores de los resultados del la*oratorio con respecto a los resultados teóricos son muy peque2os, esto quiere decir que se -a -ec-o una muy *uena medición y por ende un *uen desarrollo en el la*oratorio'

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 %ntes de usar el -idrómetro se de*e de verificar que esté de*idamente cali*rado esto se -ace con agua, donde se de*e leer ,77 l*@gal' /i estuviera descali*rado, se procede a cali*rarlo agregando unas *olitas dentro de la varilla' /e de*e verificar que el cilindro del -idrómetro esté sin picaduras, ya que se encontró uno con dic-as características' Para una correcta lectura del -idrómetro se girar la varilla dentro del cilindro con agua, para que el -idrómetro no se pegue a las paredes del cilindro y así tener una incorrecta lectura' Para una correcta lectura de la *alan$a de lodos se de*e mirar en forma recta el nivel de la *ur*u(a, *uscando que éste coincida con la marca' )a me$cla de arcillas y agua dulce de*e ser uniforme, para esto se de*e llevar a ca*o en el agitador &amilton por algunos minutos'

:. AORTES  

Los aportes se dan en arc,ios aduntos al CD/ dentro de la carpeta #er La%.

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