Un Ensayo de Fluido de Perforacion

Asignatura:    

Servicios de Ingeniería

Grupo Nº:

Carrera:             Ingeniería de Petróleos

Integrantes

Nivel y paralelo: 8 - TD

Lia

Fecha de práctica: 23/05/2017

Fecha presentación informe: 29/05/2017

Informe Nº: 1

TITULO DE LA PRÁCTICA:

Volumen de fluido de perforación necesario para llenar pozos con y sin tubería, propiedades de un lodo de perforación y análisis de la retorta.

1. OBJETIVOS

Objetivo general:  

• Determinar el volumen de fluido de perforación necesario para llenar pozos con y sin tubería, propiedades y el contenido de los sólidos de perforación.

Objetivos específicos:

• Analizar la importancia del fluido de perforación en la operación de la perforación de pozos petroleros.
• Conocer el funcionamiento de los equipos de laboratorio utilizados en la práctica.

• Conocer el reglamento interno del laboratorio.
• Conocer las unidades de medida utilizadas en la industria hidrocarburífera y en el laboratorio.
• Familiarizarse con las fórmulas para el cálculo de volumen.
• Determinar la reología de un fluido de perforación.
• Conocer la prueba de filtrado mediante las normas API que se le realiza a un lodo.
• Realizar las respectivas pruebas químicas a un lodo de perforación.
• Determinar el PH de un lodo de perforación.

1. INTRODUCCIÓN

El fluido de perforación es indispensable en el área más importante de la industria petrolera, la perforación de pozos petroleros. Hasta la fecha  un pozo petrolero no se puede perforar sin este concepto básico de fluido circulante.

En el presente informe se describe la metodología que se utilizó en las pruebas tanto físicas como químicas que se somete al lodo de perforación, con la finalidad de determinar sus propiedades.

El fluido de perforación es una parte clave del proceso de perforación, y el éxito de un programa de perforación depende de su diseño.

Conociendo la importancia que tiene el fluido de perforación, es necesario determinar sus propiedades para analizar las reacciones que generan sus componentes, entre ellos y la reacción que se forma al entrar en contacto con las formaciones para las cuales se diseña. Las pruebas físicas: filtrado, reología y pruebas químicas: pH, ensayo de azul de metileno, dureza total; son pruebas fundamentales que se realizan a los fluidos de perforación, los mismos que se encuentran descritos en el desarrollo del presente informe.

Cada prueba que se realiza al lodo de perforación tiene como finalidad determinar ciertas propiedades del mismo. Para lograr llevar acabo la práctica, se debe conocer el funcionamiento y la metodología que se debe seguir para tener éxito en la determinación de datos que nos permitan realizar un estudio y posteriormente concluir si la composición del fluido cumple con todas las especificaciones y requisitos necesarios para que sus propiedades cumplan con  sus funciones.

• Cálculo de volúmenes de fluido

Se puede determinar volúmenes de fluido de perforación, la cantidad de cemento necesario por sección, así como también conocer la cantidad de píldoras de fluidos de perforación necesarios para bombear al pozo.

Para determinar el volumen de fluido de perforación necesario para llenar un pozo  sin tubería se lo realiza mediante el uso de las siguientes fórmulas.

[pic 2]

• Donde:

V = Volumen de fluido, bbl.

ID = Diámetro interior del casing, in.

1029,4 = Factor de conversión, constante.

MD2 = Profundidad medida final, ft.

MD1 = Profundidad medida inicial, ft.

Para determinar el volumen anular de fluido de perforación necesario para llenar un pozo con tubería se lo realiza mediante el uso de las siguientes fórmulas.

[pic 3]

[pic 4]

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[pic 6]

Donde:

V anular = Volumen de fluido en el espacio anular, bbl

ID = Diámetro mayor, in.

OD = Diámetro menor, in.

MD2 = Profundidad medida final, ft.

MD1 = Profundidad medida inicial, ft.

1029,4 = Factor de conversión, constante.

V tubería = Volumen de fluido dentro de la tubería, bbl.

Vtotal = Volumen total, bbl.

• Reología:    

Es la especialidad de la física centrada en el análisis de los principios que determinan cómo se mueven los fluidos.

Lo que hace la reología es estudiar  el vínculo  existente entre la fuerza que se ejerce sobre un material y la deformación que éste experimenta al fluir.

• Revoque:

También llamado enjarre, 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 la columna de lodo en una perforación sobre balance.

• Filtrado:

Es la cantidad de fluido que invade la formación por acción de la presión de la columna de lodo.

• Viscosidad plástica:

Se describe generalmente como la parte de la resistencia al flujo que es causada por la fricción mecánica.

• Punto Cedente o Yield Point:

Es una medida de las fuerzas electroquímicas o de atracción en un fluido.

• Tixotropía:

Es la propiedad demostrada por algunos fluidos que forman una estructura de gel cuando están estáticos, regresando luego al estado de fluido cuando se aplica un esfuerzo de corte.

• Pruebas Químicas:

Estos análisis se realizan para determinar la presencia y concentración de varios iones, para detectar el nivel de electrolitos que afectan los sólidos reactivos (bentonita) en los fluidos y también para determinar las propiedades del fluido.

• PH:

Es una medida de la concentración de iones hidrogeno en una solución, se utiliza medidor de PH o un indicador.

1. METODOLOGIA

• Medición de filtrado

Para esta medición se hace uso del equipo “Kit de Retorta”. Utilizado para determinar el porcentaje de sólidos y líquidos en el fluido de perforación. Sus principales componentes son:

• Cámara aislante.
• Copa y tapa de la misma.
• Alambre de acero fino.
• Cápsula de vaporización.
• Lubricante y una probeta de 10 cc.

1.  Se llena de 20 ml de fluido de perforación en la copa que forma parte del kit de retorta.
2. Se coloca alambre de acero fino como filtro en el interior de la cápsula de vaporización.
3. Colocar lubricante alrededor de las roscas de la tapa de la copa y en la cápsula de vaporización, con la finalidad de enroscar, desenroscar fácilmente y evitar una fuga de vapor.
4. Procedemos a enroscar la copa que está llena de fluido de perforación dentro de la cápsula de vaporización.
5. Introducir la copa y la cápsula de vaporización en el interior de la cámara aislante.
6. Ubicar la probeta de 10 cc debajo del condensador.
7. Conectar el equipo a una fuente de energía eléctrica y esperamos durante 60 minutos hasta que termine la prueba y se pueda tomar datos.

• Medición de Reología

Componentes principales del reómetro:

- Vaso.

- Calentador que debe llegar a 130 °F.

- Termómetro.

1. Se debe calentar la termocupla.
2. Llenar el vaso del reómetro con el fluido de perforación (agitado) hasta la marca indicada.
3. Introducir el vaso del reómetro en el calentador y conectamos al cuerpo del reómetro.
4. Se agita a  600 RPM durante 10 segundos.
5. Esperar a que el lodo de perforación alcance la temperatura de 120 °F.
6. Agitar por 30 segundos a  600 RPM.
7. Tomar la lectura a 600 RPM cuando esté estable.
8. Repetir el procedimiento a 600, 300, 200, 100, 6 y 3  RPM.

En la medición de la reología de geles a 10 segundos y 10 minutos se realiza el siguiente procedimiento:

1. Agitar el lodo de perforación a  600 RPM durante 20 segundos.
2. Apagar el reómetro y esperar 10 segundos.
3. Mover la perilla del reómetro hasta la opción gel.
4. Tomar la lectura más alta inmediatamente después de colocar en 3, sin esperar que esta se estabilice.
5. Repetir el mismo procedimiento para tomar los valores de geles de 10 minutos.

• Medición de Filtrado

1. La celda debe estar formada de la siguiente manera:

• Tapa base
• Anillo de goma
• Malla
• Hoja de papel de filtro
• Anillo de goma y cuerpo de la celda.

1. Colocar un fluido a ensayar previamente agitado, hasta un espesor considerable no muy lleno ni tan vacío, para minimizar la cantidad de nitrógeno necesario.
2. Colocar la unidad ensamblada en el filtro prensa y ajustarla con el tornillo T.
3. Ubicar una probeta graduada debajo del tubo de salida del filtrado.
4. Remover el porta cartucho e inserte un nuevo cartucho de nitrógeno, desenrosque el tornillo T del regulador de presión y punce el cartucho, ajustando el porta cartucho sin forzar.
5. Someter a una presión de 100 psi. Esperar 30 minutos.
6. Medir el volumen de líquido (filtrado) que se encuentra en la  probeta.
7. Liberar la presión a través de la válvula de alivio, registrar el volumen recolectado en centímetros cúbicos.
8. Retirar la hoja de papel de filtrado con el revoque.

• Alcalinidad de un Lodo Base Agua (Pm)

1. Se toma 1 ml del lodo de perforación.
2. Con una jeringa pasamos la muestra al plato de titulación.
3. Agregar 50 ml de agua destilada.
4. Agitar hasta homogeneizar la mezcla.
5. Colocar 15 gotas de fenolftaleína a la mezcla y revolver.

1. Agregar ácido sulfúrico N50 en la mezcla gota a gota con la ayuda de una pipeta hasta que el color cambie de rosado al color original.
2. Tomar la cantidad de ácido sulfúrico (que se encuentra en la pipeta) que nos permitió determinar la alcalinidad del lodo obteniendo como resultado 0,36 ml.

• Alcalinidad del Filtrado (Pf/Mf)

1. Tomamos una muestra de 1 ml de filtrado usando el método de filtrado API.
2. Con una pipeta pasamos la muestra al plato de titulación.
3. Se agrega más o menos 50 ml de agua destilada y 15 gotas de fenolftaleína en el plato de titulación.
4. Se agrega ácido sulfúrico N50 en la mezcla gota a gota a través de una pipeta, hasta que la mezcla cambie de color
5. Tomar en cuenta la cantidad de ácido sulfúrico que nos permitió determinar la alcalinidad de filtrado con respecto a la fenolftaleína.
6. Agregar 5 gotas de metil de naranja en la muestra y continuar dosificando el ácido sulfúrico N50 en la mezcla hasta que su color cambie de naranja a rosado salmón.
7. Registrar la cantidad usada de ácido sulfúrico que nos permitió determinar la alcalinidad de filtrado con respecto al metil de naranja.

• pH

1. Colocar aproximadamente 100 ml de fluido de perforación en un recipiente de plástico.
2. Colocar el termómetro y el electrodo del peachimetro dentro de la muestra.
3. Una vez que se estabilizó el pH se toma la lectura.

1. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Propiedades del Fluido de Perforación

1. CUESTIONARIO DE INVESTIACIÓN:

1. ¿Cuál es la diferencia entre profundidad total y profundidad vertical verdadera y realice un gráfico e identifique la profundidad media, la profundidad total y la profundidad vertical verdadera?

• La principal diferencia entre profundidad total y profundidad vertical verdadera está en sus longitudes, el TD (profundidad total) es profundidad total hasta donde  se perforo y el TVD es la profundidad  verdadera medida verticalmente desde superficie al objetivo  (TD es mayor a TVD).

[pic 7][pic 8]

[pic 9]

• Profundidad Medida (MD).- Es la longitud del pozo tomando en cuenta toda su trayectoria.
• Profundidad Total (TD).- Es la máxima profundidad definitiva que puede ser alcanzada por el pozo.
• Profundidad Vertical Verdadera (“True Vertical Depth”).- Es la distancia vertical medido desde la mesa del taladro, hasta un punto en la trayectoria del pozo. La TVD es importante para la determinación de las presiones de fondo de pozo, que son causadas en parte por la altura hidrostática del fluido en el pozo.

1. ¿Defina e Indique cuáles son las unidades de medida que se utilizan en el laboratorio de las siguientes magnitudes?

• Fuerza: Se mide en libras (lb) es la capacidad para realizar un trabajo físico o un movimiento.  
• Densidad.- Es la relación entre la masa de un cuerpo contenido en un volumen. Se mide en ppg, libras por galón.
• Masa: Es la cantidad de materia que contiene un cuerpo. Se mide en libras (lb).
• Presión: Es la fuerza que se aplica sobre un área. Se mide en psi.
• Velocidad: Es la distancia recorrido en un tiempo. Sus unidades (ft/min).
• Caudal: Cantidad de fluido que circula por una sección, tubería, canalen un determinado tiempo. (bbl/min)  
• Torque: El el torque es una fuerza que hace que se produzca un giro sobre el cuerpo que lo recibe. (lb-ft o lb-in)

• Tensión: Es la fuerza ejercida a un material es contraria a la gravedad. (Klb)

1. Escriba la fórmula que se emplea para determinar el volumen de fluido de perforación necesario para llenar un pozo sin tubería.

[pic 10]

1. Describa el significado de cada variable de la fórmula anterior.

V = Volumen del fluido, bbl

ID = Diámetro interior del casing, in

1029,4 = Factor de conversión, constante

MD2 = Profundidad medida final, ft

MD1 = Profundidad medida inicial, ft

1. ¿Porque es importante el cálculo del volumen de fluido en un pozo?

El cálculo del volumen de fluido es importante para determinar la cantidad exacta de fluido de perforación, la cantidad de cemento necesario por sección, así como también conocer la cantidad de píldoras de fluidos de perforación necesarios para bombear al pozo.

1. Desarrolle el siguiente ejercicio.

Calcular el volumen de fluido necesario para llenar el pozo vertical sin tubería con un MD = 10200 ft, responda los siguientes literales.

              a) Calcular el volumen de fluido necesario para llenar el pozo antes de correr el liner de 7”.

• [pic 11]

             b) Calcular el volumen de fluido necesario para llenar el pozo después de bajar el liner de 7”.

• [pic 12]

             c) ¿Cuál es el volumen de cemento necesario para la sección de 8 ½ “?

• [pic 13]

    DATOS: