Laboratorio De Perforacion

INTRODUCCIÓN

En las operaciones de perforación es de vital importancia la adecuada preparación del lodo de perforación a emplear, debido a que este proporciona control y prevención de múltiples dificultades que pueden ocasionar retrasos mientras se perfora el pozo. Algunos de los parámetros físicos a determinar son densidad, filtración, pH, y viscosidad los cuales son normalmente determinados mediante pruebas de laboratorio basadas en conceptos tales como balance de materiales, filtración, concentración de [H+] y modelos reologicos.

En este informe ampliaremos el concepto de pH en los fluidos de perforación, debido a que por medio de su manejo se controla las tasas de corrosión generados por los distintos materiales químicos presentes durante la operación, tales como gases disueltos (CO2, O2 y H2S); el pH también puede ocasionar floculación de arcillas, degradación de aditivos orgánicos y cambios en el comportamiento reologico del lodo.

La viscosidad es otra propiedad importante en el desempeño del fluido de perforación. Se define como resistencia de un fluido al flujo. Y determina la capacidad del lodo de lograr una limpieza del sistema de perforación adecuado, de mantener en suspensión y transportar los cortes de formación, permite la identificación del modelo reologico y tixotrópico del lodo en el campo. El uso de adelgazantes es frecuente, ya que estos son adicionados con el objetivo de disminuir la viscosidad de los lodos de perforación, reducir la resistencia al flujo y en algunos casos mejorar nuestro control de filtrado.

Para llevar a cabo el análisis del pH y de los cambios efectuados por el uso de adelgazantes en el lodo de perforación se diseñó un fluido con contenido de barita, bentonita (viscosificante) y lignito, luego de medir el pH se adiciono soda caustica para alterar este valor y volverlo a medir para confrontar los dos diferentes datos adquiridos.

MARCO TEÓRICO.

La acidez o alcalinidad de una solución acuosa permite medir la concentración de iones de hidrógeno [H+] en equilibrio con la concentración de iones hidroxilo [OH−]. Los ácidos fuertes tienen altas concentraciones de iones de hidrógeno y los ácidos débiles tienen concentraciones bajas. El pH entonces es un valor numérico que expresa la concentración de iones de hidrógeno. Este está definido por:

pH = log [H+]

Donde [H+] es la concentración de iones hidrogeno en mol/L.

Para el agua pura, las concentraciones [H+] y [OH−] son iguales, que corresponde a un pH de 7. El pH va en una escala de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con un pH menor a 7 y alcalinas las que tienen un pH mayor a 7 ya que tienen una mayor concentración de iones de hidroxilo. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (donde el disolvente es agua).

Se hallan dos formas de medir el pH. Se puede medir de forma precisa mediante un potenciómetro, mejor conocido como pH-metro el cual mide la diferencia de potencial entre dos electrodos; también se puede medir de forma aproximada mediante el uso de papel indicador el cual consta de una mezcla de indicadores cualitativos para la determinación del pH.

Durante el proceso de perforación, la sarta y la tubería de revestimiento, en contacto con el fluido de perforación están propensas a varias formas de corrosión tanto en la superficie como en el fondo del pozo. Dicha corrosión es causada principalmente por gases disueltos tales como el O2, CO2 y H2S. Para controlar las tasas de corrosión, el pH del lodo debe ser superior a 10, sin embargo en presencia de ácido sulfhídrico, se debe tener un control de pH superior a 11.

Los adelgazantes son aditivos que se utilizan para disminuir la viscosidad del lodo y su resistencia al flujo, pero el luso de estos aditivos químicos produce una reducción del pH. Los más comunes son el lignito y los lignosulfatos son adelgazantes que disminuyen la viscosidad del lodo y a la vez el pH a niveles de 5.0 - 6.0, lo cual provee al lodo de un carácter acido. Se recomienda entonces mantener un pH alto, superior a 9.5, a fin de que el lodo funcione eficazmente, cuando se usa este tipo de aditivos.

Un pH superior a 11.5 debe evitarse a menos que sea utilizado en un lodo tratado con cal. Si ocurre un repentino aumento del pH, se pueden llegar a presentar incrementos en el punto de cedencia, la fuerza gel y la pérdida masiva de fluido hacia la formación.

Los equipos y herramientas que principalmente utilizaremos en este procedimiento son los siguientes:

Viscosímetro rotacional.

Papel indicador.

PROCEDIMIENTO

Después de hacer los cálculos necesarios para la cantidad y densidad del lodo requeridos (dicha por el monitor) se procede a realizar dicha mezcla (compuesta por agua, barita y bentonita), a la cual seguidamente se le mide su viscosidad y su PH(este último con la ayuda de un papel indicador); luego de esto se le agrega a la mezcla cierta cantidad de lignita (también propuesta por el monitor), y se vuelven a medir tanto la viscosidad como el PH para compararlos con los valores previamente tomados y así lograr percibir los efectos de la lignita sobre el lodo; lo siguiente a realizar es el cálculo de la cantidad de soda caustica necesaria para aumentar el PH de la muestra a un valor apropiado(nuevamente propuesto por el monitor), a lo q se procede a agregar dicha cantidad de soda caustica al lodo; y ya por ultimo de mide una vez mas el PH del lodo para comprobar que se obtuviera el resultado esperado.

PRESENTACION DE DATOS Y RESULTADOS.

Se preparó un lodo bentonítico de 1L con las siguientes especificaciones:

ρ=8,4 lbm/gal

m_bent= 13,0 g

V_agua=995 ml

La densidad experimental fue 8.4±0.1 lbm/gal

%error=(valor teorico-valor experimetal)/(valor teorico)*100=(8,4-8,4)/8,4*100=0%

El error da cero debido a que la densidad del agua es 8,33 lbm/gal , y al adicionarle los 13,0g de bentonita aumento un poco y eso es lo que esperábamos y teniendo en cuenta la incertidumbre de la balanza de lodos el porcentaje de error seria del 1,2% lo que esta en un buen rango de exactitud.

Luego se adicionó barita al mismo volumen de lodo para incrementar la densidad a 9.4lbm/gal

m_bar= 163,58 g

La densidad experimental fue 9.4±0.1 lbm/gal

%error=(valor teorico-valor experimetal)/(valor teorico)*100=(9.4-9.4)/9.4*100=0%

El pH del lodo fue de 8,6±0,4

Por último se adicionaron 10gramos de lignito:

m_lignito= 10g

El pH del lodo fue de 7,6±0.4

Se agregó lignito con el objeto de disminuir

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