Nmx-l-167-Scfi-2004 Sistema Base Agua Inhibidores de Lutitas

NMX-L-167-SCFI-2004

CDU: 622.24

SECRETARÍA DE ECONOMÍA

EXPLORACIÓN DEL DEL PETRÓLEO PETRÓLEO - SISTEMAS SISTEMAS BASE B ASE AGUA A GUA INHIBIDORES INHIBIDORES DE LUTITAS EMPLEADOS EMPLEA DOS EN LA PERFORACIÓN PERFORACIÓN DE POZOS PETROLEROS – ESPECIFICACIONES Y MÉTODOS DE PRUEBA PRUEBA OIL FIELD EXPLORATION EXPL ORATION - WATER BASE BA SE SYSTEMS SYSTEMS INHIBITORS INHIBITORS OF SHAL SHALES ES USED IN IN OIL DRILLING DRILL ING WELL WELLS S– SPECIFICATIONS AND TEST METHODS

0

INTRODUCCIÓN

Durante las operaciones de perforación de pozos petroleros, al circular el fluido de control a través del agujero y estar en contacto con la formación, se promueve la hidratación de las lutitas reactivas, con la consecuente desestabilización de las paredes del pozo, debido a derrumbes, derrumbes, hinchamiento y/o fracturamientos fracturamientos por lo que que se ha hecho necesario el empleo de sistemas que inhiban la dispersión e hidratación de lutitas.

1

OBJETIVO

Esta norma mexicana establece la metodología de evaluación que deben cumplir los sistemas base agua inhibidores de lutitas para la perforación de pozos petroleros.

2

CAMPO DE APLICACIÓN APL ICACIÓN

NMX-L-167-SCFI-2004 2/22

Esta norma mexicana tiene aplicación en la perforación de pozos, al atravesar formaciones lutíticas, en un rango de temperatura de hasta 150°C en las diferentes regiones petroleras de la República Mexicana.

3

REFERENCIAS

Para la correcta aplicación de esta norma se deben consultar las siguientes normas mexicanas vigentes o las que las sustituyan: NMX-L-159-SCFI-2003 NMX-L-159-SCFI-2003

Exploración del petróleo - Barita empleada en fluidos de perforación, terminación y mantenimiento de pozos petroleros - Especificaciones y métodos de prueba. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la Federación el 4 de julio de 2003.

NMX-Z-012/2-1987 NMX-Z-012/2-1987

Muestreo para la inspección por atributos - Parte 2: Métodos de muestreo, tablas y gráficas. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la Federación el 28 de octubre de 1987.

4

DEFINICIONES

Para los propósitos de esta norma se establecen las siguientes definiciones: 4.1

Arcilla

Son materiales cristalinos de origen mineral con estructura laminar de silica y alumina. El tipo lutitica contiene generalmente smectita, ilita, clorita y caolinita. 4.2

Espécimen

Es el conjunto de porciones de producto extraídas de los envases que componen la muestra representativa. representativa.

4.3

Hidratación de lutitas

Es un proceso mediante el cual las lutitas absorben agua hasta sus capas internas.

NMX-L-167-SCFI-2004 3/22

4.4

Hidratación osmótica

Es un proceso de hidratación regido por la diferencia en la concentración de electrólitos entre el medio hidratante y la arcilla. 4.5

Inhibidores de hidratación

Son productos de naturaleza orgánica o inorgánica, que pueden ser naturales o sintéticos, solubles en agua y salmueras; diseñados para dar estabilidad al agujero evitando que las formaciones reactivas se hidraten. 4.6

Lote

Es la cantidad de unidades de producto fabricadas esencialmente bajo las mismas condiciones de operación y que puede ser manejada como una parte de la producción. 4.7

Lote de entrega

Es la cantidad de unidades de producto motivo de la transacción comercial. 4.8

Lote unitario

Es el integrado por 20 m 3 ± 2 m3. 4.9

Lutitas hidrofílicas

Rocas estratificadas con alto contenido de arcillas del tipo de las montmorillonitas, cuyas características son su facilidad a desmoronarse, hincharse e hidratarse en presencia de agua. 4.10

Muestra

Es el conjunto de especímenes extraídos - conforme a lo especificado en el inciso 9.2 que deben someterse a la inspección para determinar su calidad. 4.11

Muestra representativa

Es una mezcla de especímenes. 4.12

Muestra representativa reducida

La muestra representativa se reduce por cuarteos hasta aproximadamente 12 L, los cuales se dividen en tres partes: una para el análisis de calidad, otra para el proveedor y otra para resguardo por parte del usuario para casos de reanálisis o tercería.

NMX-L-167-SCFI-2004 4/22

4.13

Pérdida de filtrado

Es el volumen de fluido que puede atravesar un medio permeable, después de que se ha sometido a una presión diferencial, durante cierto tiempo. 4.14

Presa de lodos

Recipientes metálicos que almacenan el fluido de control en un equipo de perforación, con capacidad variable entre 40 m 3 y 70 m3, cuenta con agitadores electromecánicos, pistolas hidráulicas, válvulas y líneas para la recirculación del fluido. 4.15

Punto de cedencia

Parte de la resistencia al flujo de un fluido, causada por las fuerzas de las partículas en suspensión. 4.16

Sistemas base agua inhibidores de lutitas (SBAIL)

Es una mezcla de varios compuestos cuya fase continua es agua (o puede ser salmuera) y en su formulación contiene aditivos que reducen la hidratación de lutitas presentes en las formaciones durante la perforación de pozos petroleros. 4.17

Unidad de producto

Es cada uno de los m 3 que constituyen el lote unitario. 4.18

Viscosidad plástica

Propiedad absoluta del fluido que indica la resistencia al flujo de un fluido plástico de Bingham.

5

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

Para los propósitos de esta norma se establecen las siguientes abreviaturas. API

Instituto Americano del Petróleo;

ISO

Organización Internacional de Normalización;

Filtrado API

Filtrado a baja presión y temperatura ambiente;

L3

Lectura del viscosímetro rotacional a 3 r/min;

NMX-L-167-SCFI-2004 5/22

L6

Lectura del viscosímetro rotacional a 6 r/min;

L300

Lectura del viscosímetro rotacional a 300 r/min;

L600

Lectura del viscosímetro rotacional a 600 r/min;

Va

Viscosidad aparente;

Vp

Viscosidad plástica, y

Pc

Punto de cedencia.

6

CLASIFICACIÓN

Para efecto de esta norma, los sistemas base agua inhibidores de lutitas se clasifican en un sólo tipo y grado de calidad.

7

ESPECIFICACIONES

En la tabla 1 se indican las especificaciones que deben cumplir los sistemas base agua inhibidores de lutitas, objeto de esta norma.

TABLA 1.- Especificaciones

Especific aciones

Parámetros Propiedades reológicas y tixotrópicas: L6 L3 Viscosidad plástica, Vp Punto de cedencia, Pc

Pa (lbf/100 ft2) Pa (lbf/100 ft2) mPa.s Pa (lbf/100 ft2)

3,06 (6) 2,55 (5) 14 5,7 (12)

mínimo mínimo mínimo mínimo

Métodos de prueba

Ver inciso 9.1

NMX-L-167-SCFI-2004 6/22

Pérdida de filtrado: API APAT pH

ml ml

8 máximo 18 máximo 9,0 mínimo

Ver inciso 9.2 Ver inciso 9.1

Estabilidad térmica: L6 L3 Viscosidad plástica, Vp Punto de cedencia, Pc

Pa (lbf/100 ft2) Pa (lbf/100 ft2) mPa.s Pa (lb/100 ft2)

3,06 (6) 2,55 (5) 27 11,5 (24)

mínimo mínimo máximo máximo

Ver inciso 9.3

Dispersión

%

25 máximo

Ver inciso 9.4

Expansión lineal

%

25 máximo

Ver inciso 9.5

0,25 máximo

Ver inciso 9.6

16,8 (35) máximo

Ver inciso 9.7

50 máximo

Ver inciso 9.8

Lubricación: Coeficiente de lubricación Resistencia a la contaminación con Dióxido de carbono (CO 2 ): Pa (lb/100 ft2) Gelatinosidad a 10 min Tiempo de succión capilar

s

NOTA 1:

1 cP = 1 mPa.s; 1 lbf/100 ft2 = 0,48 Pa, para las lecturas 1 lbf/100 ft 2 = 0,51 Pa.

8

MUESTREO

8.1

Material para la toma de especímenes y preparación de la muestra

8.1.1

Sistema preparado

− − −

8.1.2

Sonda o tubo muestreador de acero inoxidable de aproximadamente 210 cm de longitud y 5 cm de diámetro del cuerpo o equivalente; Homogeneizador adecuado para la muestra; Recipientes de plástico, de 2 L de capacidad, y Los demás materiales que se consideren necesarios para la toma de muestra. Productos sólidos

NMX-L-167-SCFI-2004 7/22

− − −

Sonda (calador de acero inoxidable tipo espada), de aproximadamente 65 cm de longitud y 4 cm de diámetro; Recipientes de polietileno de tamaño adecuado para las muestras, y Bolsas de polietileno adecuadas para la homogeneización.

8.1.3 − −

− − −

Productos líquidos Tubo muestreador de acero inoxidable de 30 cm de longitud y 3,175 cm de diámetro del cuerpo o equivalente; Homogeneizador cilíndrico de 40 cm de diámetro y 70 cm de longitud, con una flecha integrada al centro de 1,27 cm de diámetro y 75 cm de longitud, con aspas empotradas de 15 cm de longitud, un maneral adaptado a la flecha en la parte superior o similar; Soporte para el homogeneizador; Jarra de acero inoxidable o equivalente, de 2 L de capacidad, y Recipientes de polietileno, de 1 L de capacidad.

8.2

Tamaño de muestra

Por cada lote unitario se debe tomar una muestra de 12 L, de acuerdo al procedimiento descrito en el inciso 8.3. Dividiéndola en tres porciones: una para el análisis, otra para el proveedor y una más para el usuario. Selle los recipientes y marque con los datos necesarios para la identificación de las muestras. 8.3

Procedimiento

El procedimiento de muestreo puede ser fijado de común acuerdo entre comprador y proveedor. A falta de este acuerdo se debe proceder conforme lo siguiente: Para la extracción de especímenes utilice la sonda o tubo muestreador, tomando a cuatro estratos del contenedor o presa de lodos: superficie (15 cm de profundidad), nivel medio (entre 1/3 y 2/3 de la profundidad total), nivel inferior (entre la línea de succión y 1/3 de la profundidad total) y nivel profundo (entre el fondo y la línea de succión). Homogeneizar las cuatro tomas, utilizando el material adecuado. NOTA 2:

Si no se cuenta con el sistema preparado se pueden muestrear los aditivos con el fin de usarlos con la formulación establecida por el proveedor, aplicando la norma mexicana NMX-Z-012/2 (ver 3 Referencias).

9

MÉTODOS DE PRUEBA

9.1

Determinación de propiedades reológicas y tixotrópicas

NMX-L-167-SCFI-2004 8/22

9.1.1

Fundamento

El método se basa en determinar por medio de un viscosímetro rotacional, las propiedades reológicas y tixotrópicas a un fluido bajo condiciones dadas, que deben mantenerse en un rango adecuado. 9.1.2 −

−

9.1.3 − − − −

9.1.4 − −

− − − −

− − −

9.1.5 a)

Reactivos Sistema inhibidor de lutitas densificado o sin densificar según aplique, o para preparación en el laboratorio: los componentes del sistema, que indique el fabricante o proveedor, y Barita que cumpla con la norma mexicana NMX-L-159-SCI (ver 3 Referencias). Materiales Frasco de vidrio de boca ancha con capacidad de 3,750 L o similar; Probeta de 1 L; Espátula, y Celdas de bronce o acero inoxidable para añejamiento térmico, diámetro interior de 6,35 cm y altura de 18,9 cm aproximadamente, con válvula tipo aguja para presurizar. Aparatos Balanza granataria, exactitud de 0,1 g; Mezclador tipo dispersor con regulador de velocidad, flecha de 28 cm de longitud y diámetro de 2 cm aproximadamente, cabeza tipo dúplex, motor de 1/2 hp ó 1 hp; Potenciómetro, exactitud de 0,1 unidades; Balanza de lodos; Medidor de intervalos de tiempo con alarma; Horno para añejamiento dinámico con rodillos internos, control de temperatura regulado a 65°C ± 3°C y revoluciones por minuto aproximadamente de 25 r/min ± 5 r/min sin carga; Viscosímetro rotacional de indicación directa (consultar 11 bibliografía inciso 11.9); Copa térmica para viscosímetro (consultar 11 bibliografía inciso 11.10), y Termómetro de vidrio rango de 0°C - 100°C, con divisiones de 1°C o similar. Preparación y acondicionamiento de la muestra Para preparación en el laboratorio prepare 4 L del sistema base agua inhibidor de lutitas (SBAIL), adicionando los aditivos en las concentraciones dadas, durante el tiempo y la agitación indicada por el proveedor. Ajuste la densidad a

NMX-L-167-SCFI-2004 9/22

1,30 g/cm3 ± 0,01 g/cm3, adicionando barita en la cantidad necesaria y verifique en la balanza de lodos, anotando el dato obtenido. b)

Determine el pH y registre el dato con aproximación de 0,1 unidades.

c)

Transfiera la muestra del sistema preparado en las celdas de añejamiento necesarias. Cierre y añeje dinámicamente a 65°C ± 3°C, durante 16 h.

d)

Enfríe las celdas a temperatura ambiente. Vacíe el contenido de las celdas a un frasco y conserve hasta su utilización posterior. El sistema debe mantenerse en recipientes herméticamente cerrado.

NOTA 3:

Para la muestra del sistema tomada en el pozo (de acuerdo al inciso 8.3), agite 4 L durante 5 min a 7 000 r/min. Determine el pH y la densidad con la balanza de lodos y registre los datos obtenidos.

9.1.6

Procedimiento

a)

Agite una porción del sistema durante 5 min a 7 000 r/min ± 500 r/min.

b)

Transfiera el sistema a la copa térmica previamente calentada a 50°C. Determine en el viscosímetro rotacional las lecturas a 600 r/min, 300 r/min, 6 r/min y 3 r/min a 50°C ± 2°C.

c)

Recupere el fluido para las pruebas subsecuentes.

9.1.7

Expresión de resultados

Reporte el pH y la densidad del sistema. Reporte las lecturas a 6 r/min y 3 r/min Calcule las propiedades reológicas: Vp = L600 – L300 Pc = (L300 – Vp) x 0,48 donde: Vp Pc 0,48

es la viscosidad plástica, en cP; es el punto de cedencia, en Pa, y es el factor de conversión de lbf/100 ft 2 a Pascales.

NMX-L-167-SCFI-2004 10/22

9.2

Determinación de la pérdida de filtrado

9.2.1

Fundamento

La medición del comportamiento de la filtración y de las características de los fluidos de perforación, son fundamentales para su control y mantenimiento. Estas características se afectan por el tipo, tamaño y cantidad de sólidos presentes en el fluido así como por sus interacciones fisicoquímicas, las cuales a su vez son afectadas por la temperatura y la presión. Mediante un equipo de filtración se determina el volumen filtrado a condiciones dadas de presión y temperatura. 9.2.2 −

9.2.3

Reactivos Sistema base agua inhibidor de lutitas. Materiales

− −

Probetas de 25 mL; Papel filtro para análisis cualitativo de filtración lenta clase "D" de 9 cm de diámetro (consultar 11 bibliografía inciso 10.8), y

−

Papel filtro para análisis cuantitativo clase D de 6,35 cm de diámetro (consultar 11 bibliografía inciso 11.8).

9.2.4 − − − − −

9.2.5

Aparatos Filtro prensa baja presión - temperatura ambiente (API) con accesorios (consultar 11 bibliografía inciso 11.9); Filtro prensa para alta presión - alta temperatura (APAT) con accesorios (consultar 11 bibliografía inciso 11.10); Medidor de intervalos de tiempo con alarma; Termómetro bimetálico hasta 150°C ± 5°C, y Equipo de presurización con nitrógeno y accesorios. Preparación y acondicionamiento de la muestra

El SBAIL se prepara de acuerdo con lo indicado en el inciso 9.1.5. 9.2.6 a)

Procedimiento Agite una cantidad aproximada de 500 mL del SBAIL a 7 000 r/min durante 5 min.

NMX-L-167-SCFI-2004 11/22

b)

Transfiera una porción del sistema a una celda del filtro prensa API. Determine el filtrado a temperatura ambiente y 690 kPa (100 psi) durante 30 min. Registre el valor en mL como filtrado API.

c)

Transfiera una porción del sistema a una celda del filtro prensa APAT. Determine el filtrado a 120°C y a 150°C según se solicite, con 3 450 KPa (500 psi) de presión diferencial durante 30 min. Registre el valor en mL.

9.2.7

Expresión de resultados

Filtrado API = volumen colectado, en mL Filtrado APAT = volumen colectado x 2, en mL

9.3

Estabilidad térmica

9.3.1

Fundamento

La evaluación se basa en el rango de temperatura esperada en la zona a perforar, en este método se considera una temperatura de 120°C o de 150°C, con la cual se verifica que el deterioro en las propiedades del fluido a la temperatura de referencia, sea de acuerdo a lo establecido en la tabla 1. 9.3.2 −

9.3.3 − − −

9.3.4 −

Reactivos Sistema base agua inhibidor de lutitas preparado de acuerdo a lo indicado en el inciso 9.1.5. Materiales Frasco de vidrio de boca ancha de 1 L o similar; Espátula, y Celdas de bronce o acero inoxidable para añejamiento térmico, diámetro interior de 6,36 cm y altura de 19 cm aproximadamente, con válvula para presurizar. Aparatos Mismos que los indicados en los incisos 9.1.4 y 9.2.4.

NMX-L-167-SCFI-2004 12/22

9.3.5

Procedimiento

a)

Transfiera aproximadamente 450 mL del fluido inhibidor a una celda de rolar hasta 2 cm por debajo del borde superior. Tápela y presurice con nitrógeno a 690 kPa, compruebe que no existan fugas y añeje dinámicamente según se solicite a 120°C ± 3°C ó 150°C; durante 16 h ± 0,5 h.

b)

Enfríe a temperatura ambiente y verifique que la celda aún está presurizada si no es así, repita el procedimiento desde el inciso 9.3.5.a.

c)

Una vez abierta la celda introduzca la espátula y verifique si hay asentamiento de barita, si es así repórtelo.

d)

Vacíe el fluido a un recipiente y agite durante 5 min.

e)

Transfiera el fluido a la copa térmica previamente calentada a 50°C y determine en el viscosímetro rotacional las lecturas a 600 r/min, 300 r/min, 6 r/min y 3 r/min a 50°C ± 2°C.

9.3.6

Expresión de resultados

Reporte las lecturas a 6 r/min y 3 r/min. Calcule las propiedades reológicas:

Vp = L600 – L300

Pc = (L300 – Vp) x 0,48

donde: Vp Pc 0,48

es la viscosidad plástica, en cP; es el punto de cedencia, en Pa, y es el factor de conversión de lbf/100 ft 2 a Pascales.

9.4

Dispersión

9.4.1

Fundamento

NMX-L-167-SCFI-2004 13/22

Esta prueba determina la eficacia de los sistemas base agua inhibidores de lutitas, mediante la medición del por ciento de dispersión utilizando muestras de la formación (pastilla sintética, recortes o núcleo) proporcionadas por el usuario, después de ser sometido a añejamiento dinámico, durante un tiempo y temperatura establecidos. 9.4.2 − − − 

9.4.3 − − −  − −

9.4.4 − −

9.4.5

Reactivos Sistema base agua inhibidor de lutitas preparado de acuerdo a lo indicado en el inciso 9.1.5; Muestra de la formación representativa a perforar proporcionadas por el usuario: Pastilla sintética, recortes o núcleo, y Solvente.

Materiales Mismos que los indicados en el inciso 9.3.3, además; Desecador con CaCl 2 o equivalente; Piseta; Malla No. 60, de 20,32 cm de diámetro, consultar 11 bibliografía inciso 11.7, y Vidrio de reloj o similar. Aparatos Mismos que los indicados en los incisos 9.1.4 y 9.2.4, y Estufa con control de temperatura regulada a 120°C ± 3°C. Procedimiento

a)

Transfiera 400 mL de SBAIL a una celda de rolar y adicione la muestra de la formación de que disponga, cierre y presurice con nitrógeno a 690 kPa; añeje dinámicamente a 120°C ± 3°C, durante 6 h en el horno rolador.

b)

Enfríe la celda a temperatura ambiente y verifique que esté presurizada (de no ser así repita el procedimiento). Purgue y vacíe el contenido de la celda sobre la malla 60.

c)

Lave cuidadosamente el material retenido en la malla con solvente, para eliminar el fluido adherido y transfiéralo a un vidrio de reloj. Seque en la estufa a 105°C ± 3°C hasta masa constante.

d)

Enfríe en el desecador y determine la masa del residuo seco con aproximación de 0,01 g, registre como Mr.

NMX-L-167-SCFI-2004 14/22

9.4.6

Expresión de resultados

Calcule el % de dispersión con la siguiente fórmula:

M - Mr Dispersión (%) =  _________  x 100 M

donde: M Mr

es la masa del núcleo, recorte o pastilla, en g, y es la masa del residuo seco, en g.

9.5

Expansión lineal

9.5.1

Fundamento

En esta prueba se determina el hinchamiento / hidratación de una lutita causada por un fluido o solución bajo prueba, por medio de la medición del incremento en longitud, de una pastilla de tamaño y forma adecuada para el equipo en un tiempo determinado. La medición se reporta como por ciento de expansión lineal. 9.5.2 −

 – 

9.5.3 −

9.5.4 −

Reactivos Sistema base agua inhibidor de lutitas preparado de acuerdo a lo indicado en el inciso 9.1.5, y Pastillas representativas de la formación a perforar proporcionadas por el usuario. Materiales Frasco de vidrio de boca ancha de 1 L o similar. Aparatos Medidor de hinchamiento / hidratación de arcillas (expansión lineal), computarizado con seis celdas de transformación diferencial de variable lineal (LVDT) o similar.

NMX-L-167-SCFI-2004 15/22

9.5.5

Procedimiento

a)

Coloque la pastilla y ajuste el cero en las celdas del equipo.

b)

Adicione el fluido bajo prueba, siguiendo las instrucciones del manual de operación del equipo.

c)

Mida el hinchamiento a intervalos regulares (10 min ó 20 min) por un lapso de 1 200 min (20 h).

9.5.6

Expresión de resultados

Reporte la gráfica de la curva del por ciento de expansión lineal contra el tiempo en minutos y el valor máximo alcanzado al término de la prueba, señalando en la gráfica el valor de la especificación para esta prueba. 9.6

Lubricación

9.6.1

Fundamento

Una de las funciones de los fluidos de perforación de pozos petroleros es lubricar la sarta de perforación y las paredes del agujero. Si es inadecuado el poder de lubricación del fluido de perforación se pueden presentar fallas prematuras de la tubería de perforación y problemas de pegaduras. Las cualidades lubricantes de un fluido de perforación pueden ser determinadas con un equipo medidor de lubricación, el cual es un aparato diseñado para simular la rotación y carga de la tubería de perforación. La carga friccional y el subsecuente desarrollo del torque son indicados por el amperaje requerido para accionar el motor. La carga es aplicada por un torquímetro. Un anillo Timken y un dado metálico simulan la superficie de la tubería de perforación y la pared del agujero respectivamente. 9.6.2 − −

9.6.3  –   –   – 

9.6.4

Reactivos Sistema base agua inhibidor de lutitas preparado de acuerdo a lo indicado en el inciso 9.1.5, y Agua destilada. Materiales Anillos de acero estándar para el equipo probador de lubricación; Dados de acero estándar para el equipo probador de lubricación, y Lente de aumento con escala graduada de 0,01 cm. Aparatos

NMX-L-167-SCFI-2004 16/22

− −

9.6.5

Probador de lubricación con motor de 1/2 CF, 1 725 r/min máxima, 90 V y 5,5 A, con accesorios, o similar, y Medidor de intervalos de tiempo con alarma.

Procedimiento

a)

Asegúrese que el aparato esté limpio de pruebas previas.

b)

Coloque el anillo de prueba sobre la pieza cónica en el extremo del eje y asegúrelo con la contratuerca. Colocar el dado de prueba en el portadazo localizado en el extremo inferior del brazo de torque.

c)

Llene el recipiente portamuestra con el SBAIL, súbalo hasta que el líquido cubra perfectamente el anillo y dado de prueba. Coloque las revoluciones por minuto a 60 y la lectura del torque en cero sin carga.

d)

Aplique la carga con incrementos de 11,5 kg-cm/seg ; en el instante en que el brazo de torsión indique la fuerza mínima aplicada, inicie a contar el tiempo y continúe incrementando la carga al brazo de torsión hasta que alcance la marca de 172,5 kg-cm. Esta carga se debe mantener constante accionando la manivela durante el tiempo que dure la prueba (Tiempo total = 4 min).

e)

Anote las lecturas del torque cuando se alcance la carga de 172,5 kg-cm, después a intervalos de 1 min y al finalizar la prueba. Quite la carga aplicada y apague el motor.

f)

Repita el procedimiento con agua destilada.

9.6.6

Expresión de resultados T fluido x F CL =

F =

100 34 T agua

donde: CL

es el coeficiente de lubricación;

NMX-L-167-SCFI-2004 17/22

T fluido T agua

es la lectura del torque para el fluido de prueba, y es la lectura del torque para el agua destilada (24 - 48).

9.7

Resistencia a la contaminación con dióxido de carbono

9.7.1

Fundamento

La presencia de contaminantes en los fluidos de perforación ocasiona variaciones no deseadas a las propiedades del mismo. El gas carbónico es un contaminante que es común se encuentre en los pozos de nuestro país, esta contaminación se simula mediante la adición controlada de dióxido de carbono (CO 2), determinando la afectación en las propiedades reológicas. 9.7.2 − −

9.7.3 −

− − 

9.7.4 − −

−

9.7.5

Reactivos Sistema base agua inhibidor de lutitas preparado de acuerdo a lo indicado en el inciso 9.1.5, y Dióxido de carbono (CO 2). Materiales Celdas de bronce o acero inoxidable para añejamiento con diámetro interior de 6,35 cm y altura de 18,9 cm aproximadamente, con válvula tipo aguja para presurizar; Probeta de 500 mL, y Espátula. Aparatos Mismos que los indicados en el inciso 9.1.4, y además; Mezclador para una velocidad de 11 000 r/min ± 300 r/min sin carga, integrado con seis agitadores con propelas de hoja senoidal, de aproximadamente 25 mm de diámetro o equivalente, y Equipo de presurización con CO 2 y accesorios. Procedimiento

a)

Vacíe 350 mL del SBAIL en una celda de añejamiento, cierre y presurice a 200 psi con CO 2. Mantenga la presión durante 1 min.

b)

Añeje dinámicamente a 65°C ± 2°C durante 4 h.

c)

Vacíe a un recipiente y mida el pH.

NMX-L-167-SCFI-2004 18/22

d) 9.7.6 − −

Determine las lecturas la gelatinosidad a 10 min en el viscosímetro rotacional a 50°C. Expresión de resultados Reporte la gelatinosidad a 10 min, y Reporte el pH para la contaminación con CO 2.

9.8

Tiempo de succión capilar (TSC)

9.8.1

Fundamento

El aparato de TSC mide el tiempo que toma el agua libre proveniente de una mezcla de filtrado y arcilla de prueba para viajar en forma radial entre dos electrodos en un papel grueso poroso. La prueba determina las propiedades de hidratación y dispersión de lutitas simulando las fuerzas de corte y químicas presentes durante la perforación. Para esta prueba, el contenido de lutita-sólidos y el tiempo de mezclado se mantienen constantes, mientras que las características de pH y salinidad pueden ser variables. 9.8.2 − − −

9.8.3 − −

9.8.4 − − 

9.8.5

Reactivos Agua destilada; Filtrado API del sistema base agua inhibidor de lutitas, y Muestra de formación, tamizada en malla 100. Materiales Vaso apropiado para el mezclador, y Probeta de 25 mL. Aparatos Equipo medidor de tiempo de succión capilar, y Agitador. Procedimiento

a)

Colectar un mínimo de 36 mL de filtrado del fluido bajo prueba. Sellar los filtrados con cinta de tipo parafínico para mantener las propiedades.

b)

Ensamblar el equipo de tiempo de succión capilar de acuerdo a las instrucciones del fabricante.

c)

Mezclar 2,0 g de muestra de lutita en 25 mL de filtrado del fluido, utilizando el vaso adecuado en un agitador de alta velocidad, durante 180 s.

NMX-L-167-SCFI-2004 19/22

d)

Inmediatamente, remover 5,0 mL de la mezcla filtrado/lutita con una jeringa y colocarlos en el embudo de TSC con la parte de menor diámetro en contacto con el medio de filtrante.

e)

Medir el TSC en segundos.

9.8.6

Expresión de resultados

Reporte el tiempo de succión capilar en segundos. 9.9

Informe de los métodos de prueba

El informe de las pruebas realizadas debe contener como mínimo los datos siguientes: Nombre del sistema; Identificación de la muestra; Fecha de análisis; Formulación del sistema; La muestra de la formación empleada según la prueba: recortes, núcleo o pastilla sintética; Composición de la muestra de formación (caracterización por difracción de rayos X / fluorescencia de rayos X), y Resultados en forma de tabla de la muestra y de las especificaciones para cada prueba, señalando si cumple o no cumple.

− − − − − − −

10

MARCADO, ETIQUETADO, ENVASE Y EMBALAJE

10.1

Marcado

Cada envase de los aditivos del sistema debe identificarse en forma legible e indeleble con lo siguiente: − − − − − −

Nombre del producto* y marca registrada; Contenido neto en kilogramos o litros; Número de lote de fabricación; Razón social del fabricante; La leyenda “HECHO EN MÉXICO” o indicar país de origen “HECHO EN…", y Rombo de seguridad.

NOTA 5:

* tamaño mínimo de letra de 5 cm y color contrastante.

NMX-L-167-SCFI-2004 20/22

10.2

Etiquetado

Cada envase de material debe incluir los datos necesarios para el correcto manejo del mismo, además de contener toda la información en cuanto a precauciones en su uso, de acuerdo con lo que establecen las leyes y normas de seguridad vigentes. 10.3

Envase y embalaje

El envase debe garantizar la total integridad del material hasta el momento de su utilización. Cada unidad de producto debe contener la masa indicada en el mismo ± 1,5 %. Los materiales deben embalarse en cartón y/o plástico, de tal forma que se garantice su integridad hasta el momento de su utilización.

11

BIBLIOGRAFÍA

11.1

NOM-008-SCFI-2002

Sistema General de Unidades de Medida, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 27 de noviembre de 2002.

11.2

NMX-L-162-SCFI-2003

Exploración del petróleo – Emulsiones inversas empleadas como fluidos de perforación, terminación y mantenimiento de pozos petroleros – Especificaciones y métodos de prueba. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la federación el 31 de octubre de 2003.

11.3

NMX-L-165-1998-SCFI

Exploración del petróleo – Inhibidores de hidratación de arcillas empleados en fluidos de perforación y terminación de pozos petroleros – Especificaciones y métodos de prueba. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la federación el 17 de julio de 1998.

11.4

NMX-Z-013-1977

Guía para la redacción, estructuración y presentación de las normas mexicanas. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la Federación el 31 de octubre de 1977.

11.5

ISO 10414-1:2001

Petroleum and natural gas industries – Field testing of drilling fluids – Part 1: Water-based fluids.

NMX-L-167-SCFI-2004 21/22

11.6

ASTM D 4057–95(2000)

Standard practice for manual sampling of petroleum and petroleum products.

11.7

ASTM E 11-01

Standard specification for wire - Cloth sieves for testing purposes.

11.8

ASTM E 832-81 (97)

Standard specification for laboratory filter papers.

11.9

API RP 13 B-1

Recommended practice standard procedure for field testing water-based drilling fluids. Second edition, september,1997.

11.10 API RP 13 B-2

Recommended practice standard procedure for field testing oil based drilling fluids. Second edition, december 1, 1991.

11.11 Darley, H. and Gray, G.

Composition and properties of drilling and completions fluids. 5th edition, Gulf publishing.

12

CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES

Esta norma mexicana no es equivalente a ninguna norma internacional por no existir referencia alguna al momento de su elaboración. México D. F., a

MIGUEL AGUILAR ROMO DIRECTOR GENERAL

RCG/DLR/MRG

NMX-L-167-SCFI-2004 EXPLORACIÓN DEL PETRÓLEO - SISTEMAS BASE AGUA INHIBIDORES DE LUTITAS EMPLEADOS EN LA PERFORACIÓN DE POZOS PETROLEROS – ESPECIFICACIONES Y MÉTODOS DE PRUEBA OIL FIELD EXPLORATION - WATER BASE SYSTEMS INHIBITORS OF SHALES USED IN OIL DRILLING WELLS – SPECIFICATIONS AND TEST METHODS

NMX-L-167-SCFI-2004

PREFACIO

En la elaboración de la presente norma mexicana participaron las siguientes empresas e instituciones: -

AGRICEL, S.A. DE C.V.

-

APOLLO FLUIDOS DE PERFORACIÓN, S.A.

-

COMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN NACIONAL PARA PERFORACIÓN DE POZOS PETROLEROS

-

INSTITUTO MEXICANO DEL PETRÓLEO

-

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

-

M-I DRILLING FLUIDS, S.A.

-

PETRÓLEOS MEXICANOS Gerencia de Perforación y Mantenimiento de Pozos Divisiones Sur, Norte y Marina.

-

PROTEXA, S.A. DE C.V.

-

Q-MAX DE MÉXICO, S.A. DE C.V.

-

TETRA TECHNOLOGIES DE MÉXICO, S.A. DE C.V.

-

ZAPATA INTERNACIONAL, S.A.

-

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Facultad de Química – Ciencias de la Tierra.

ÍNDICE DEL CONTENIDO

NMX-L-167-SCFI-2004

Número del capítulo

Página

0

Introducción

1

1

Objetivo

1

2

Campo de aplicación

2

3

Referencias

2

4

Definiciones

2

5

Símbolos y abreviaturas

5

6

Clasificación

5

7

Especificaciones

5

8

Muestreo

7

9

Métodos de prueba

8

10

Marcado, etiquetado, envase y embalaje

20

11

Bibliografía

21

12

Concordancia con normas internacionales

22