FILTROPRENSA

Rescate, Habilitación, y Puesta en Marcha del Filtro Prensa de Alta Presión y

Alta Temperatura (HPHT Filter Press) para el Laboratorio de Petróleos de la

FICT-ESPOL

Carlos Francisco Núñez Garcés

Ing. Daniel Tapia Falconi

Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra

Escuela Superior Politécnica del Litoral

Campus Gustavo Galindo Km. 30.5 Vía Perimetral, Apartado 09-01-5863, Guayaquil, Ecuador

carlos_francisco83@hotmail.com

dtapia@espol.edu.ec

Resumen

Los Filtros Prensas son utilizados para probar y evaluar las propiedades de filtración de los fluidos de

perforación, corridas de cemento, y fluidos de fractura. Los Filtros Prensa de Alta Presión y Alta Temperatura

proveen un medio eficiente para evaluar estas propiedades a una presión y una temperatura alta, simulando las

condiciones de yacimiento.

Esta tesis tiene como objetivo el rescate, la habilitación, y la puesta en marcha del Filtro Prensa de Alta Presión

y Alta Temperatura (HPHT) para el Laboratorio de Petróleos de la Facultad de Ingeniería en Ciencias de la

Tierra de la Escuela Superior Politécnica del Litoral, y además, ilustrar al lector sobre un completo y correcto

uso del equipo. Este documento presenta referencias sobre la descripción general del equipo, su clasificación, su

importancia y características generales.

A lo largo del texto se muestra también las condiciones iniciales en que fue encontrado el equipo, detallando así

sus partes fundamentales y sus componentes, aquellos que han demostrado tener daños de algún tipo. La tesis

detalla los procedimientos de mejoras al filtro prensa, acondicionamientos y análisis realizados, junto con las

pruebas de laboratorio obtenidas para asegurar un óptimo rendimiento de la herramienta.

Palabras Claves: Filtro Prensa HPHT, diseño, mejoras habilitación, construcción.

Abstract

Filter Presses are commonly used to test and evaluate the filtration properties of drilling fluids, cement slurries,

and treatment of fluids to formation cores. HPHT Filter Presses provide an efficient mean to evaluate these

properties under high temperature and high pressure, simulating bottom hole conditions.

The objective of this document is to rescue, habilitate, and run the HPHT Filter Press for the Petroleum

Laboratory at the Department of Earth Science Engineering at the Escuela Superior Politécnica del Litoral, and

furthermore, illustrate the reader about a complete and correct use of the equipment. This document presents

references about the device general description, classification, importance and general characteristics.

Through the pages of this document it is shown the initial conditions in which the device was found in the first

place, giving accurate detail of the fundamental parts and its components.

This thesis details the procedures of improvement to the HPHT Filter Press, conditioning and detailed analysis,

along with the lab testing performed to proof its efficiency.

1. Introducción

Cuando empezó a realizarse las primeras

perforaciones con el fin de extraer petróleo, ya tenían

el conocimiento base de la perforación, en la cual

consistía de utilizar agua como fluido de perforación

para suavizar la roca y que sea más fácil de perforar.

No fue hasta mediados del siglo 19 cuando, en busca

de un yacimiento petrolífero, se llego a un acuífero

que debido a su presión, salió de la roca en forma de

emulsión y precipitó todos los pequeños ripios hacia

arriba. Así se estableció el primer concepto de un

fluido dinámico de perforación.

Fue cuestión de tiempo para que se adaptaran

nuevas tuberías y se adapte un nuevo BHA que se

ajustara al nuevo proceso. Luego el fluido de

perforación fue evolucionando poco a poco, cuando el

agua ya no pudo precipitar ripios más pesados.

Posteriormente se empezó a utilizar arcilla junto con

el agua formando un “lodo”, el cual dio excelentes

resultados al limpiar el pozo, dejándolo libre de

sedimentos.

Con el pasar de los años toda la industria había

evolucionado a la par con los inconvenientes que se

les presentaban mientras perforaban. Hasta cierta

profundidad, el lodo agua-arcilla servía, pero pasada

esa profundidad establecida, la formación sufría

varios inconvenientes, desde insignificantes hasta

catastróficos. La formación de derrumbaba, el lodo se

filtraba en las formaciones contaminándolo todo, no

limpiaba bien el hueco, no enfriaba la broca

correctamente, eran entre tantos, los problemas más

comunes.

Todo esto llevo a realizar nuevas pruebas en el

lodo para ver de qué manera se aumentaba su

viscosidad, su fuerza, su elasticidad, para que pueda

evitar estos problemas, y así empezaron a

aumentarles químicos al lodo en base agua – arcilla,

químicos que le den características necesarias al lodo

para que solucionen los debidos inconvenientes.

Partiendo de este nuevo concepto, industrias que

ya en ese entonces eran especializadas en fluidos de

perforación, se vieron en la necesidad de crear

instrumentos de laboratorio que corran las pruebas

con los diversos químicos pero a menor escala, para

así estudiar las reacciones y poder saber si estaban a

la altura de las características a las que se quería

llegar.

El problema fundamental era como saber el

comportamiento del lodo más los nuevos químicos a

una profundidad tal, en donde las presiones y las

temperaturas del yacimiento fueran muchos mayores

a las que acostumbraban trabajar. Ya para ese

entonces existían filtros prensa de baja y alta presión,

los cuales simulaban una presión mucho mayor a la

de 1 atm., pero aun así, no se podía simular la

temperatura de formación. Hubieron otras

alternativas, calentar las muestras de lodo primero en

un horno a una temperatura que simulara la deseada,

y luego introducir la muestra en los filtros prensa de

alta presión para poder simular todo el proceso

completo. En vista a estos inconvenientes, nació la

idea de crear un instrumento que pueda simular la

presión y temperatura de un yacimiento para poder

ver como actuaba el fluido de perforación junto con

los químicos y así tener

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