Informe 4 de Laboratorio

4. LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION FILTRADO PRENSA API BAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION

(PET-217)

FILTRADO PRENSA API BAJA TEMPERATURA/BAJA Las medidas del comportamiento de la filtración y las características del revoque formado sobre la pared del pozo de un fluido de perforación, son fundamentales para el control y tratamiento de los fluidos de perforación, así como también varias características del filtrado, como el contenido de aceite, agua o emulsión. Estos factores se ven afectados por los tipos y cantidades de sólidos en el fluido y sus interacciones físicas y químicas, las cuales a su turno se ven afectadas por cambios de temperaturas y presiones. 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 efecta con el instrumento llamado !"L#$% &$E'S( (&", el cual determina el volumen de líquido que pasa a través de un filtro en un tiempo determinado, cuando est) sometido el sistema a una cierta presión de traba*o.

1.REVOQUE  El revoque +en*arre, película o costra de lodo, es una capa delgada formada por la deposición de los sólidos del lodo de perforación en la pared del pozo- deposición que es causada por la  presión de de la columna columna de lodo en en una perforación perforación sobre sobre balance balance +%verbalanced +%verbalanced rilling. rilling. El revoque depende de los siguientes factores/ 0. Sólidos +cantidad y tipo, figura 1a 2. #ama3o 4. !orma 1. istribución y  5. 6ompresibilidad +la habilidad de deformarse ba*o presión

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78 6(9E 

EJEMPLO DE REVOQUES EN FUNCION DEL PORCENTAJE DE LOS SOLIDOS

1.1PROBLEMAS POTENCIALES RELACIONADOS CON EL ESPESOR EXCESIVO DEL REVOQUE: 0. &untos apretados en el pozo que causan un arrastre e:cesivo. 2. 7ayor pistoneo debido a la reducción del espacio anular libre. 4.

&egadura por presión diferencial de la columna de perforación debido a la mayor superficie de contacto y al desarrollo r)pido de las fuerzas de adhesión causado por la tasa de filtración m)s alta.

1.

ificultades con la cementación primaria debido al desplazamiento inadecuado del revoque.

5.

7ayor dificultad para ba*ar el revestidor

2. FILTRADO 

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Es la cantidad de fluido que invade la formación por acción de la presión de la columna de lodo. En un lodo base agua el filtrado lo compone el agua que fluye a través del  revoque hacia la roca permeable. La filtración ocurre cuando cualquier formación  permeable es e:puesta al lodo de perforación, a una presión mayor a la presión de formación. La presión causa que el filtrado fluya a través de la roca y deposite los sólidos del lodo en la pared del pozo +revoque, como se muestra en la figura 1b. &or lo tanto, e:isten dos tipos de problemas- aquellos debidos a la invasión de filtrado y aquellos debidos a la deposición del revoque. Los problemas causados por la invasión de filtrado no son problemas de perforación, sino problemas de evaluación de formación y terminación de pozos.

MUESTRA DE COMO OCURRE EL FILTRADO

CARACTERISTICAS DEL FILTRADO

2.1 PROBLEMAS POTENCIALES RELACIONADOS CON LA INVASIÓN EXCESIVA DE FILTRADO:

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0. a3os a la formación causados por la invasión de filtrado y sólidos. La zona da3ada est) ubicada a una profundidad demasiado grande para que pueda ser reparada mediante  perforación o acidificación. Los da3os pueden consistir en precipitación de compuestos insolubles, cambios de humectabilidad, cambios de permeabilidad relativa respecto al aceite o al gas, taponamiento de la formación por finos o sólidos, y el hinchamiento de las arcillas in; situ. 2. &rueba inv)lida de muestreo del fluido de la formación. Las pruebas de flu*o del fluido de la formación pueden dar resultados que se refieren al filtrado y no a los fluidos del yacimiento. 4. ificultades en la evaluación de la formación causadas por la invasión e:cesiva de filtrado, la mala transmisión de las propiedades eléctricas a través de revoques gruesos, y posibles  problemas mec)nicos al ba*ar y recuperar las herramientas de registro. &ropiedades erróneas medidas por las herramientas de registro +midiendo propiedades alteradas por el filtrado en vez  de las propiedades de los fluidos del yacimiento. 1. Las zonas de aceite y gas pueden pasar desapercibidas porque el filtrado est) desplazando a los hidrocarburos, ale*)ndolos del pozo, lo cual dificulta su detección.

La filtración se presenta generalmente segn las condiciones de circulación como/ < !iltración din)mica. =ue se presenta cuando el fluido circula en el pozo. < !iltración est)tica. =ue se presenta cuando el fluido se encuentra en reposo.

'o hay un método e:acto para medir la filtración din)mica por lo tanto la parte del traba*o del ingeniero se basa en la determinación de la filtración est)tica mediante pruebas de filtrado. &or e:periencia debe determinarse el valor de los filtrados con que deben traba*arse en el campo  para no tener problemas en la operaciones de perforación sobre todo para zonas de ba*a  presión, puesto que los filtrados elevados en el agu*ero pueden causar problemas como el taponamiento de las arenas o disminución de la producción por la invasión de e:cesivo filtrado en zonas productoras o cercanas a éstas. Los revoques din)micos son m)s delgados y m)s sólidos que los revoques est)ticos. ( medida que la perforación contina, el pozo est) su*eto a condiciones din)micas.

2.2 FILTRACIÓN DINÁMICA La filtración din)mica es sensiblemente diferente de la filtración est)tica, muchas veces con tasas de filtración considerablemente m)s altas. 'o e:iste ninguna correlación directa entre las medidas de filtración est)tica de (&" y (#(& y la filtración din)mica.

La e:periencia ha demostrado que un lodo que demuestra buenas características de filtración est)tica y estabilidad tendr) un rendimiento satisfactorio ba*o las condiciones

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reales de perforación, indicando que la pérdida de filtrado din)mica est) comprendida dentro de un rango satisfactorio.

La filtración comienza tan pronto como la barrena e:pone la roca permeable. 8n sobrebalance de la presión hidrost)tica causar) el flu*o inmediato del filtrado dentro de la formación a una velocidad elevada. ( medida que la filtración contina, los sólidos m)s grandes de lodo sellan las formaciones porosas y un revoque empieza a formarse ba*o condiciones din)micas. El equilibrio del revoque es determinado principalmente  por las características de los sólidos del lodo +tama3o, composición y concentración de las partículas, y en menor parte por las condiciones hidr)ulicas +flu*o turbulento o laminar y la viscosidad del filtrado.

Los revoques din)micos son m)s delgados y m)s sólidos que los revoques est)ticos. ( medida que la perforación contina, el pozo est) su*eto a condiciones din)micas. 8na vez que los portamechas pasan m)s all) de la formación permeable, las condiciones de flu*o laminar normalmente predominan y las fuerzas de erosión hidr)ulica disminuyen. urante las cone:iones y los via*es, las condiciones est)ticas depositan un revoque est)tico y las tasas de filtración disminuyen +raíz cuadrada del tiempo. 6uando se reanuda la circulación, el revoque est)tico depositado sobre el revoque din)mico comienza a desgastarse +quiz)s totalmente, segn las condiciones hidr)ulicas hasta que se logre de nuevo el equilibrio a una tasa de filtración constante.

6omo con la filtración est)tica, los fluidos y los revoques que contienen una cantidad  suficiente de bentonita de alta calidad producen las m)s ba*as tasas de filtración, los revoques m)s delgados y las características globales de filtración m)s deseables.

2.3 FILTRACIÓN ESTÁTICA La filtración est)tica ocurre ba*o condiciones est)ticas, es decir en cualquier momento en que el lodo no est) circulando. El revoque esta relacionado con problemas de filtración y perforación. Los factores de interés son/ espesor, permeabilidad, lubricidad  y te:tura del revoque. El espesor del revoque puede incrementarse con un alto contenido de sólidos en el  lodo y dependiendo de la calidad de estos sólidos la permeabilidad del revoque puede también ser ba*a. La ba*a permeabilidad y una capa delgada del revoque son situaciones deseadas.

2.3.1 PRUEBAS DE FILTRACION ESTATICA

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Estas pruebas son usadas para indicar la calidad del revoque y el volumen de perdida de fluido de un lodo de perforación ba*o condiciones especificas. Las características de la filtración son afectadas por los tipos de y cantidades de sólidos y interacciones sus físicas y químicas. &ara la realización del e:perimento se tienen los equipos mostrados en las figuras 1d y  1e. El primero operado con cartuchos de dió:ido de carbono y el segundo operado con un botellón de aire comprimido.

3. FACTORES QUE AFECTAN LA FILTRACION  3.1 PRESIÓN Si el medio filtrante es constante la cantidad de filtrado varía con la raíz cuadrada de la presión. Si el lodo tiene una cantidad de material coloidal adecuado, entonces con el 0>>? del aumento de presión la pérdida de fluido +filtrado no aumentar) en m)s del 0>?, en cambio en una distribución coloidal pobre los resultados son un incremento r)pido y elevado en el valor de la filtración.

3.2 TEMPERATURA 8n aumento en la temperatura produce un incremento en el filtrado. El aumento de la temperatura disminuye la viscosidad de la fase fluida continua, lo que hace que se pierda m)s

fluido si todos los otros factores permanecen constantes, adem)s puede causar que algunas arcillas se floculen y aumenten el valor de la filtración. Esto puede deberse a cambios en el

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medio iónico que rodea a las partículas de arcilla o a cambios en la solubilidad del sistema. ( temperaturas ba*as, un aumento de la temperatura puede disminuir el filtrado, permitiendo me*or hidratación y aumentando la dispersión de las partículas coloidales.

Efecto de la Temperatura e la perd!da de "ltrado

3.3 DISPERSIÓN 8na adecuada dispersión de las partículas coloidales arcillosas en el lodo, es esencial para un buen control del filtrado. 6uando se tiene un lodo disperso se tienen grupos de partículas uniformemente dispersas lo que asegura buenas propiedades de filtración. En cambio cuando se tiene un lodo floculado se tienen agregados no uniformes de partículas coloidales en agrupamientos no uniformes, tal situación asegura un filtrado alto.

3.4 TIEMPO El volumen de filtrado es directamente proporcional a la raíz cuadrada del tiempo de filtración  para una determinada presión y temperatura- si nosotros graficamos el volumen de filtrado +@ versus la raíz cuadrada del tiempo +t resulta una linea recta donde sin hacer caso de cualquier error constante tal error aparece desde el punto donde la línea corta el e*e del volumen filtrado  puede encontrarse una e:presión matem)tica que describa esa proporcionalidad. e esta manera se tiene que éste enunciado reducido a su m)s simple e:presión se escribe como/

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El filtrado de acuerdo a las especificaciones (&", debe tomarse en treinta minutos. Si el filtrado se toma en otro tiempo debe reportarse en que tiempo se realizó. (sí por e*emplo, si tomamos un tiempo de prueba de A,5 minutos tendremos que /

$azón por la cual es comn tomar el filtrado a solo A,5 minutos, teniéndose el filtrado (&"  producto de éste valor multiplicado por dos para obtener el equivalente a 4> minutos. Este valor de filtrado a A,5 y 4> minutos respectivamente en la pr)ctica presenta variaciones, dependiendo de la naturaleza de los fluidos.

Relación entre la perdida de filtrado y la raíz cuadrada del tiempo

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4. FILTRO PRENSA API  Este tipo de filtrado se lo realiza segn normas (&" a las siguientes condiciones/

PRESION = 100 Ps  TEMPERATURA = T!"#!$%&'$% %"(!)&!

FILTRO PRENSA API 

&ara la prueba (&" de pérdida de fluido a ba*a temperaturaB ba*a presión se emplea un filtro  prensa (&" est)ndar, presurizado hasta un diferencial de 0>> psi. La presión se puede aplicar con un medio fluido no peligroso, bien sea gas o líquido, o el nuevo monta*e de presión hidr)ulica de contrapeso. ebido al riesgo de e:plosión no se debe usar o:igeno comprimido como una fuente de presión, pues en presencia de petróleo el o:igeno se puede combinar en una mezcla e:plosiva que puede incendiar el filtro.&ara obtener resultados correlativos, se emplear) el mismo espesor de un papel de filtro apropiado, de C cm, Dhatman 'o. 5>, u otro equivalente.