Global Drilling Fluids de México S.A. de C.V. Análisis Físico-químicos de los Fluidos de Perforación Base Agua Laboratorio de Fluidos de Perforación. API RECOMMENDED PRACTICE 13B-1 / ISO 10414-1, FOURTH EDITION, MARCH 2005 Av. Central Sur Lote 4 Manzana 1 Puerto Industrial Pesquero Laguna Azul C.P. 24180 Cd. Del Carmen Campeche - 1 - INTRODUCCION Este manual esta elaborado de acuerdo a las normas API (American Petroleum Institute), el cual contiene todos los procedimientos aprobados por la organización internacional de estándares. Este manual se ha elaborado como una herramienta muy importante para facilitarle al ingeniero en fluidos, la información fundamental de todos los procedimientos estándares para la realización de los análisis del fluido de perforación, no es un manual detallado sobre procedimientos de control de lodos. Se debe tener presente que la agitación y temperatura de las pruebas tienen un efecto trascendente sobre las propiedades de los fluidos de perforación. Es muy importante tener conocimiento, sobre las propiedades físicas y químicas del lodo, ya que con esto podemos conocer las contaminaciones a las que estuvo expuesto el fluido, al estar en contacto con los contaminantes que se encuentran en el medio donde se realiza la perforación. Como sabemos un contaminante es cualquier tipo de material (sólido, líquido o gas) que tiene un efecto perjudicial sobre las características físicas o químicas de un fluido de perforación. Es por eso la realización de este manual, para poder determinar el tipo de contaminación y así darle un buen tratamiento, para mantener un buen control en los fluidos de perforación. Objetivo Proporcionar los procedimientos de análisis físico - químicos para que el ingeniero en fluidos conozca las propiedades físicas y químicas del fluido de perforación.
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API RECOMMENDED PRACTICE 13B-1 / ISO 10414-1, FOURTH EDITION, MARCH 2005
Av. Central Sur Lote 4 Manzana 1 Puerto Industrial Pesquero Laguna Azul C.P. 24180 Cd. Del Carmen Campeche
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INTRODUCCION
Este manual esta elaborado de acuerdo a las normas API (American Petroleum Institute),
el cual contiene todos los procedimientos aprobados por la organización internacional de
estándares.
Este manual se ha elaborado como una herramienta muy importante para facilitarle al
ingeniero en fluidos, la información fundamental de todos los procedimientos estándares
para la realización de los análisis del fluido de perforación, no es un manual detallado
sobre procedimientos de control de lodos. Se debe tener presente que la agitación y
temperatura de las pruebas tienen un efecto trascendente sobre las propiedades de los
fluidos de perforación.
Es muy importante tener conocimiento, sobre las propiedades físicas y químicas del lodo,
ya que con esto podemos conocer las contaminaciones a las que estuvo expuesto el
fluido, al estar en contacto con los contaminantes que se encuentran en el medio donde se
realiza la perforación. Como sabemos un contaminante es cualquier tipo de material
(sólido, líquido o gas) que tiene un efecto perjudicial sobre las características físicas o
químicas de un fluido de perforación.
Es por eso la realización de este manual, para poder determinar el tipo de contaminación
y así darle un buen tratamiento, para mantener un buen control en los fluidos de
perforación.
Objetivo
Proporcionar los procedimientos de análisis físico - químicos para que el ingeniero en
fluidos conozca las propiedades físicas y químicas del fluido de perforación.
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CONTENIDO
Sección 1
Determinación de densidad en fluidos de perforación…………………………pag. 3
Sección 2
Determinación de viscosidad y fuerza de gelatinosidad……………………….pag. 9
Sección 3
Filtración…………………………………………………………………………pag. 14
Sección 4
Contenido de aceite, agua y sólidos……………………………………………..pag. 20
Sección 5
Contenido de arena………………………………………………………………pag. 28
Sección 6
Capacidad de azul de metileno………………………………………………….pag. 29
Sección 7
pH…………………………………………………………………………………pag. 34
Sección 8
Alcalinidad y contenido de cal………………………………………………….pag. 39
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SECCION 1
DETERMINACION DE DENSIDAD EN FLUIDO DE PERFORACION
1.1 INTRODUCCION:
La densidad de un lodo puede ser expresada en libras/galón ó gramos/cm3.
Cualquier instrumento de suficiente exactitud para permitir mediciones de +/- 0.1
libras/galón o +/-0.01 gramos/cm3, puede ser utilizado. La balanza de lodos es el
instrumento generalmente usado. La balanza, en el lugar donde tiene un indicador de
nivel de burbuja, se coloca en su punto de apoyo para que el lodo contenido en un vaso al
extremo de la misma, sea equilibrado con el desplazamiento de un indicador sobre una
escala graduada que nos dará la lectura final.
1.2 OBJETIVO:
El objetivo de esta prueba es para determinar la masa de un volumen dado de un
liquido (densidad). La densidad de un fluido de perforación es expresada en gramos por
centímetro cúbico ó kilogramo por metro cúbico.
1.3 EQUIPO: Balanza de lodos
Termómetro. 0°C a 105°C (32°F a 220°F).
1.4 PROCEDIMIENTO:
1.4.1 La base del instrumento deberá estar fijada en una superficie plana y nivelada.
1.4.2 Mida la temperatura del lodo y regístrela en la planilla del informe del lodo de
perforación.
1.4.3 Asegúrese que este limpio y seco el vaso de la balanza.
1.4.4 Llene el vaso suavemente con el fluido que será pesado, (tener cuidado de que no
quede aire atrapado, golpeando suavemente el vaso para expulsar las burbujas de aire
atrapado) ponga la tapa y gírela hasta que quede firmemente asentada. Asegúrese que
algo del lodo sea expulsado a través del agujero superior de la tapa de tal forma que sea
eliminado el aire o gas atrapado.
NOTA: el aire o gas entrampado en el vaso de la balanza, dará como resultado un peso
erróneo, (un peso bajo de acuerdo al esperado).
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1.4.5 Lave y limpie el lodo excedente de la parte superior de la tapa, sin que le entre
agua.
1.4.6 Fije el brazo en su punto de apoyo y equilibre la balanza moviendo el indicador a lo
largo de la escala graduada. La balanza quedara totalmente horizontal cuando la burbuja
del nivel este en el centro de la línea.
1.4.7 Lea la densidad del lodo con el indicador de la escala graduada.
1.4.8 Reporte la densidad del lodo tomando la lectura más cercana al indicador.
1.4.9 Para convertir a otras unidades, utilice las siguientes relaciones:
Libras/galón multiplique por 0.12 para obtener gramos/cm3
Gramos/cm3, multiplique por 8.33 para obtener libras/galón.
1.5 CALCULOS:
Para convertir las lecturas de otras unidades, gr. /cc, usar las siguientes formulas:
345.83.62
3 gallb
ftlb
ccgr
Densidad
230924.19144
/;33
mKg
gallb
ftlb
ftpsielfluidogradiented
Para convertir las lecturas de otras unidades, usar las siguientes formulas:
31000cm
gD
316
ftlbD
USgal
lbD 8.119
Donde D es la densidad, expresada en kilogramos por metro cúbico.
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381.9cm
gDFG
ft
psiDFG
10000226.0
Donde DFG es el gradiente del fluido de perforación, expresado en Kilo pascal por
metro.
A continuación se muestra una tabla de conversión de densidad.
Tabla 1- Conversión de Densidad
Gramos por
centímetro cúbico
(g/cm3)*
Kilogramos por
metro cúbico
(Kg/m3)
Libras por US galón
(lb./US gal)
Libras por pie
cúbico (lb./ft3 )
0.70 700 5.8 43.6
0.80 800 6.7 49.8
0.90 900 7.5 56.1
1.00 1000 8.345b 62.3
1.10 1100 9.2 68.5
1.20 1200 10.0 74.8
1.30 1300 10.9 81.0
1.40 1400 11.7 87.2
1.50 1500 12.5 93.5
1.60 1600 13.4 99.7
1.70 1700 14.2 105.9
1.80 1800 15.0 112.1
1.90 1900 15.9 118.4
2.00 2000 16.7 124.6
2.10 2100 17.5 130.8
2.20 2200 18.4 137.1
2.30 2300 19.2 143.3
2.40 2400 20.0 149.5
2.50 2500 20.9 155.8
2.60 2600 21.7 162.0
2.70 2700 22.5 168.2
2.80 2800 23.4 174.4
2.90 2900 24.2 180.7
* = valores de densidad especifica
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1.6 CALIBRACION:
El instrumento deberá ser calibrado frecuentemente con agua, la cual deberá dar
una lectura de 8.33 libras/galón, 62.3 lb. /ft3 o 1 gramo/cm3, a 21°C (70°F). Si no diera
este valor, ajuste la cantidad de balines de plomo al final de la escala graduada de
acuerdo a lo requerido.
Método alterno para pesar el fluido de perforación
1.7 Descripción
La densidad de un lodo que contiene aire o gas atrapado en su interior puede ser
determinada con mas presición mediante el uso de la balanza de densidad del fluido bajo
presión, tal y como se describe en esta sección. En cuanto a su operación, la balanza de
densidad del fluido bajo presión es parecida a la balanza de lodo convencional, con la
única diferencia que la muestra puede ser colocada en una copa de volumen fijo bajo
presión.
El propósito de colocar la muestra bajo presión es reducir a un nivel mínimo el efecto del
aire o gas atrapado en el interior de la muestra sobre las mediciones de la densidad. Al
presurizar el vaso con la muestra, cualquier cantidad de aire o gas atrapado en el interior
de la muestra se disminuirá a niveles insignificantes, de esa manera se suministra una
medición de la densidad mas acorde con aquella que se realizara bajo condiciones de
fondo de pozo.
1.8 Equipos
a). Cualquier instrumento de presición suficiente para permitir una medición dentro del
ámbito de ± 0.1 lb/gal (o 0.5 lb/ft3, 0.01 g/cm3, 10 kg/m3) podrá ser utilizado. La balanza
de lodo presurizada es el instrumento mas comúnmente utilizado para las
determinaciones del peso del lodo con balanza bajo presión. La balanza de lodo
presurizada esta diseñada de tal manera que el vaso para el lodo y la tapa que se atornilla
al mismo, a un extremo de la viga, sea balanceada por parte de un contrapeso fijo en el
otro extremo, con un peso deslizante que se mueve libremente en la escala graduada. Una
burbuja de nivel se encuentra montada en la viga a fin de permitir una medición precisa.
b). Termómetro 0°C a 105°C (32°F a 220°F).
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1.9 Procedimiento
1.9.1. Medir la temperatura del fluido de perforación y anotar.
1.9.2. Llenar el vaso de precipitado a un nivel ligeramente debajo del borde superior del
mismo (aproximadamente ¼ de pulgada o 6.4 mm).
1.9.3. Colocar la tapa sobre el vaso con la válvula de chequeo en posición abierta
(apuntando hacia abajo). Presionar la tapa hacia abajo dentro de la boca del vaso hasta
que se logre el contacto entre la parte exterior de la tapa y el borde superior del vaso.
Cualquier exceso de fluido será expulsado a través de la válvula a través de la válvula de
chequeo. Cuando la tapa haya sido colocada sobre el vaso, halar la válvula hacia arriba
(para cerrarla), enjuagar el vaso y las roscas con agua, y enroscar la tapa sobre el vaso.
1.9.4. La operación del embolo es similar a la de una jeringa. Llenar el embolo
sumergiendo uno de sus extremos en la lechada con la vara de uno de los pistones
completamente adentro. Luego, la vara del pistón es halada, lo que causa que el cilindro
se llene de lechada. Este volumen deberá ser expulsado con la acción del embolo y luego
llenando nuevamente con una muestra fresca de lechada, a fin de asegurar que este
volumen no se encuentre diluido con el liquido que podría haber quedado desde la ultima
limpieza del mecanismo.
1.9.5. Colocar la nariz del embolo sobre la superficie del anillo de la válvula. Presurizar
el vaso ejerciendo una presión hacia abajo sobre la caja del cilindro a fin de mantener
abierta la válvula de prueba, al mismo tiempo forzando la vara del pistón hacia adentro.
Se deberá ejercer una fuerza aproximada de 50 libras (225 N) o mayor sobre la vara del
pistón.
1.9.6. La válvula de prueba del vaso de precipitado es accionada mediante la presión;
cuando se crea presión dentro del vaso, la válvula de prueba se ve desplazada hacia
arriba, es decir, hacia la posición cerrada. A fin de cerrar la válvula, elimine la presión
sobre la caja gradualmente, al mismo tiempo manteniendo la presión sobre la vara del
pistón. Cuando la válvula de prueba se cierre, suelte la presión sobre la vara del pistón
antes de desconectar el embolo.
1.9.7. La muestra de lechada presurizada ahora esta lista para ser pesada. Enjuagar el
exterior del vaso de precipitado y secarlo. Colocar el instrumento sobre el borde afilado.
Mover el peso deslizante hacia la derecha o hacia la izquierda hasta que la viga se
encuentre balanceada. La viga estará balanceada cuando la burbuja se encuentre cerrada-
entre las dos marcas negras. Leer densidad de una de las cuatro escalas calibradas del
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lado de la flecha del peso deslizante. La densidad puede ser leída directamente en
unidades de lb/gal, gravedad especifica, psi/1000 ft y lb/ft3.
1.9.8. A fin de soltar la presión dentro del vaso de precipitado, reconectar el ensamble
vacío del embolo y empujar hacia abajo en la caja del cilindro.
1.9.9. Lavar el vaso y enjuagar con abundante agua. Para obtener una mejor operación en
el caso de lechadas con base agua, la válvula deberá ser engrasada con frecuencia con
grasa a prueba de agua.
1.10. CALIBRACION:
El instrumento deberá ser calibrado frecuentemente con agua dulce, la cual deberá
dar una lectura de 8.33 libras/galón, 62.3 lb. /ft3 o 1 gramo/cm3, a 21°C (70°F). Si no
diera este valor, ajuste la cantidad de balines de plomo al final de la escala graduada de
acuerdo a lo requerido.
1.11. CALCULOS:
1.11.1 Informe el peso del lodo al nivel redondeado al 0.1 lb/gal o 0o.5 lb/ft3 (0.01 g/cm3,
10 kg/m3).
1.11.2. Para convertir las lecturas de otras unidades, gr. /cc, usar las siguientes formulas:
345.83.62
3 gallb
ftlb
ccgr
Densidad
120.16/ 3
3
gallb
ftlbmKg
230924.19144
/;33
mKg
gallb
ftlb
ftpsielfluidogradiented
Para convertir las lecturas de otras unidades, usar las siguientes formulas:
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31000cm
gD
316
ftlbD
USgal
lbD 8.119
Donde D es la densidad, expresada en kilogramos por metro cúbico.
381.9cm
gDFG
ft
psiDFG
10000226.0
Donde DFG es el gradiente del fluido de perforación, expresado en Kilo pascal por
metro.
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SECCION 2
DETERMINACION DE VISCOSIDAD Y FUERZA DE GELATINOSIDAD.
2.1 INTRODUCCION:
Los siguientes instrumentos se utilizan para medir la viscosidad y/o la fuerza de
gelatinosidad de los fluidos de perforación:
1. Embudo Marsh – un dispositivo muy simple que indica la viscosidad
rutinariamente.
2. viscosímetros de indicación directa – un dispositivo mecánico que se utiliza para
medir la viscosidad a diferentes grados de corte.
La viscosidad y la fuerza de gelatinosidad son medidas relacionadas a las propiedades de
flujo de los lodos de perforación. El estudio de la deformación y el flujo de materiales se
denominan reología.
2.2 EQUIPO:
Embudo marsh:
El embudo de marsh se calibra a un flujo de salida de un cuarto de galón
(946cc) de agua a una temperatura de 70 +/-5°F (21 +/-3°C) en 26 +/-0.5 segundos. Se
utiliza una taza graduada como recipiente.
Especificaciones:
Cono del embudo:
longitud 12.0 pulg. (305mm)
diámetro 6.0 pulg. (152mm)
capacidad hasta el fondo del tamiz 1500 cc.
Orificio:
longitud 2.0 pulg. (50.8 mm)
diámetro interno 3/16 pulg. (4.7 mm)
Tamiz:
tamiz tamaño 12
Posee agujeros de 1/16 de pulgadas (1.6mm) y se encuentra fijado a ¾ de pulgada
(19.0 mm) debajo del borde del embudo.
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Vaso graduado: un cuarto de galón
Cronometro
Termómetro: 32 – 220 +/-2°F (0 – 105 +/-1°C)
2.3 PROCEDIMIENTO:
2.3.1 Cubra el orificio del embudo con un dedo y verter el fluido de perforación a través
del tamiz en el embudo limpio y seco. Llene hasta que el fluido alcance el fondo del
tamiz.
2.3.2 Remueva el dedo que cubre el orificio y encienda inmediatamente el cronometro.
Medir el tiempo que tarda el fluido en llenar el vaso graduado hasta la marca de un cuarto
de galón (946 cc).
2.3.3 Mida la temperatura del fluido en grados °F (°C).
2.3.4 Registre el tiempo redondeando al segundo (reportar en segundos) mas cercano
como viscosidad del embudo marsh. Registrar la temperatura del fluido redondeando al
grado °F (°C) mas cercano y reportarlo.
Viscosímetro de indicación directa
2.4 Equipos
Los viscosímetros de indicación directa son instrumentos de rotación impulsados
por un motor eléctrico o por una manivela manual. El fluido de perforación queda
contenido en el espacio anular entre los dos cilindros concéntricos. El cilindro exterior o
manga se maneja a una velocidad de rotación constante (rpm). La rotación de la manga
del vástago en el fluido produce una fuerza de torsión sobre el cilindro interno o bob. Un
resorte de torsión restringe el movimiento del bob y un dial adherido al bob indica el
desplazamiento de la misma. Las constantes de los instrumentos se han ajustado de
manera que la viscosidad plástica y el punto cedente se obtengan al utilizar lecturas de la
manga del vástago a velocidades de 300 rpm y 600 rpm
El viscosímetro FANN modelo 35A, es un instrumento accionado por un motor
sincrono de dos velocidades, para obtener velocidades rotacionales de 3, 6, 100, 200,300
y 600rpm. La velocidad a 3 rpm es utilizada para la determinación de la gelatinosidad.
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Especificaciones:
Manga del vástago:
Diámetro interno 1.450 pulg. (36.83 mm)
Longitud total 3.425 pulg. (87.00 mm)
Línea marcada 2.3 pulg. (58.4 mm)
Sobre la parte inferior de la manga. Dos filas de orificios de 0.125 pulgada (3.18 mm)
separados a una distancia de 120 grados (2.09 radianes) alrededor de la manga del
vástago justo debajo de la línea marcada
Cilindro (bob).
Diámetro 1.358 pulg. (34.49 mm)
Longitud del cilindro 1.496 pulg. (38.00 mm)
El cilindro o bob esta cerrado con una base plana y una tapa cónica.
Constante del resorte de torsión 386 dyna-cm/grados de desviación
Velocidades del vástago:
Alta velocidad 600 rpm
Baja velocidad 300 rpm
Copa térmica: copa térmica apropiada para el viscosímetro
Cronometro
Termómetro: 32 – 220 +/-2°F (0 – 105 +/-1°C)
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2.5 PROCEDIMIENTO:
Precaución: la temperatura máxima de operación es de 200°F (93°C). Si se van a
realizar pruebas a mas de 200°F (93°C), se debe utilizar un bob metálico solidó o un bob
metálico hueco cuyo interior debe estar completamente seco. El líquido atrapado en el
interior de un bob hueco se puede vaporizar al ser inmerso en el fluido a alta temperatura
y hacer explotar el bob.
2.5.1 Coloque una muestra del fluido de perforación en un vaso de viscosímetro
termostaticamente controlado. Dejar suficiente volumen vació para el desplazamiento del
bob y la manga. El bob y la manga desplazaran aproximadamente 100 cc, del fluido de
perforación. Sumergir la manga hasta la línea marcada.
NOTA: las mediciones en el campo deberán ser realizadas con demoras no mayores a 5
minutos después de tomada la muestra, y a una temperatura lo mas cercana posible a la
real de trabajo, de tal forma que no difiera mas de 6°C (10°F). La prueba se debe
realizar a 120°F (50°C). El punto de muestreo deberá ser especificado en el reporte
2.5.2 Caliente o enfrié la muestra hasta alcanzar la temperatura seleccionada, para fluidos
base agua es de 50°C (120°F). Se debe utilizar un corte intermitente o constante a una
velocidad de 600 rpm, para agitar la muestra mientras se calienta o enfría a fin de obtener
una temperatura uniforme de la muestra. Una vez que el vaso ha alcanzado la temperatura
seleccionada, sumergir un termómetro en la muestra y continuar agitando hasta que la
muestra alcance la temperatura seleccionada. Registre la temperatura de la muestra
Nota: una vez alcanzada y estabilizada la temperatura, retirar el termómetro.
2.5.3 Utilizando una velocidad de rotación de la manga de 600 rpm., espere hasta que la
lectura del dial alcance un valor estable (el tiempo requerido para esto varia según las
características del fluido). Tome la lectura del dial para 600 rpm.
2.5.4 Pase a una velocidad de 300 rpm. Y espere hasta que la lectura del dial alcance un
valor estable. Registrar la lectura para 300 rpm.
2.5.5 La viscosidad aparente (Va) en centipoises es igual a la lectura a 600 RPM dividida
entre dos.
2.5.6 La viscosidad plástica (Vp) en centipoises es igual a la lectura a 600 RPM menos la
lectura a 300 RPM.
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2.5.7 El punto de cadencia (Pc) en libras por 100 pies cuadrados es igual a la lectura a
300 RPM menos la viscosidad plástica. Reporte la temperatura de la muestra en °F.
MEDICION DE LA GELATINOSIDAD
2.5.8 Después de realizadas las pruebas de viscosidad a la muestra de lodo como se
indica en el punto 2.5.1 de este procedimiento, agite a alta velocidad (600 rpm) por 10
segundos y pare el motor.
2.5.9 Permita al fluido repose por 10 segundos. lentamente y de manera estable, gire el
volumen en la dirección que permita obtener una lectura positiva del dial La máxima
lectura hecha inmediatamente después de iniciada la rotación a 3 RPM es la
gelatinosidad inicial, en libras por 100 pies cuadrados. Reporte la temperatura de la
muestra en °C.
2.5.10 Agite nuevamente el fluido por 10 segundos a alta velocidad (600 rpm) y deje
reposar por 10 minutos. Repita la medición tal como se hizo anteriormente y reporte la
máxima lectura como la gelatinosidad a 10 minutos, en libras por 100 pies cuadrados.
Reporte la temperatura de la muestra en °C.
2.6 CALCULOS:
2600LVa
300600 LLVp
VpLPc 300
Donde:
Va es la viscosidad aparente, en centipoises
Vp es la viscosidad plástica, en centipoises
Pc es el punto de cadencia, en libras por 100 pies cuadrados
L600 lectura a 600 RPM, en libras por 100 pies cuadrados
L300 lectura a 300 RPM, en libras por 100 pies cuadrados
Nota: 1 mPa. s = 1 cP
Para convertir la lectura de libras por 100 pies cuadrados, 1Pa = 0.48 lb. /100 ft2
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SECCION 3
FILTRACION
3.1 INTRODUCCION:
La medida del comportamiento de la filtración y las propiedades de recubrimiento
de un fluido de perforación son fundamentales para el control y tratamiento, así como lo
son las características del filtrado, aceite, agua y contenido de emulsión. Estas
características son afectadas por los tipos y cantidades de sólidos en el fluido, así como
las interacciones físicas y químicas son afectadas por la presión y temperatura, estas
pruebas son realizadas a baja presión / baja temperatura y también a alta presión / alta
temperatura y cada una requiere diferentes equipos y técnicas para su desarrollo.
Filtrado baja temperatura/presiones bajas
3.2. Equipo:
3.2.1. Filtro prensa: esta constituido por una celda cilíndrica, con las siguientes medidas
Diámetro: 76.2 mm (3 in)
Altura 64.0 mm (2.5 in)
La celda esta hecha de un material resistente para soportar fuerte concentraciones
alcalinas, y para presiones medias convenientemente admitidas. Esta constituida por una
unidad de presion, tapa, malla metálica y papel filtro con un diámetro de 90 mm (3.54 in).
El área de filtrado es de 45.8 +/- 0.6 cm2 (7.1 +/-0.1 in2). Así como de un tubo por el cual
drena el filtrado a la probeta graduada, los cuales son ensamblados y colocados en un
soporte para su manejo, la presión debe ser aplicada una vez montado al soporte. La
unidad de presión esta constituido con un regulador de presión, el cual contiene un
cilindro, en el que se coloca el cartucho de presión. Se puede manejar papel filtro
Whatman No. 50, S&S No.576, o un equivalente.
NOTA: los resultados obtenidos al usar filtro prensa, con diferentes áreas de filtrado no
se obteniene una correlación.
3.2.2. Cronometro
3.2.3. Probeta graduada: de 10 o 20 ml.
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3.3 Procedimiento:
3.3.1 Verificar cada parte de la celda, particularmente el interior el cual debe estar limpio
y seco, introducir la malla metálica, y colocar el papel filtro whatman No.50 enseguida el
empaque,(deberá de verificar que la malla metálica y el empaque se encuentren en buenas
condiciones), agregar la muestra del fluido a la celda, a 1 o 1.5 cm (0.4 o 0.6 in)por
debajo de la marca superior, esto con la finalidad de de minimizar la contaminación del
filtrado con CO2,(poner en la base de manejo) colocar la tapa (en la cual va adaptada una
unidad de presión).
NOTA: se puede utilizar un gas inerte como el nitrógeno.
3.3.2 Colocar la probeta graduada en el tubo de drenaje, para recolectar el filtrado. Cerrar
la válvula para ajustar el regulador, aplicar una presión de 100 +/-5 psi (690 +/-35kPa).
En un tiempo no mayor a 30 segundos. Inmediatamente tomar el tiempo de filtrado.
3.3.3 El tiempo de filtrado deberá ser de 30 minutos, una vez finalizado el tiempo medir
el filtrado recolectado. Cerrar el regulador de presión y abrir con cuidado la válvula de
desfogue. Si el tiempo de filtración pasa de los 30 minutos reportarlo.
3.3.4 Reportar el volumen del filtrado en mililitros (0.1 ml), y la temperatura del fluido
inicial en grados centígrados (o °F). Guardar el filtrado para su posterior análisis químico.
3.3.5 remover la celda de la estructura o soporte, verificar que no exista presión , abrir y
desechar el fluido con cuidado para recuperar el filtro el cual contiene el revoque, lavar el
papel filtro a chorro suave de agua.
3.3.6 Medir y reportar lo grueso del revoque (lo más cercano al milímetro).
3.3.7 Aunque la descripción del revoque es subjetiva, tomar en cuenta las siguientes
condiciones, lo suave, la dureza, pastoso, elástico y solidó. Considerando la información
mas conveniente e importante para la calidad del revoque.
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Filtrado baja temperatura/presiones altas
3.4. Equipo:
El equipo de filtración quizás no este ajustado para operar de manera segura a las
temperaturas y presiones necesarias para este procedimiento. Por lo tanto es esencial
conocer y seguir las recomendaciones del fabricante para temperatura, presión y volumen
máximos de operación. Es necesario tomar estas precauciones para evitar accidentes y
lesiones.
3.4.1. El equipo del filtro prensa de alta temperatura/alta presión consiste de:
1 Una celda de filtro para soportar presiones de operación hasta 1300 psi (9000 kPa) a
temperatura determinada.
2 Una fuente de gas presurizado – como CO2 ó N2 con reguladores.
3 Un sistema de calefacción para calentar hasta 300°F (149°C)
4 Un recipiente de recolección de filtrado presurizado manteniendo a la contrapresión
apropiada (ver tabla 2) para evitar la quema o evaporación del filtrado.
PRECAUCION: Los cartuchos de oxido nitroso no deben utilizarse como fuentes de
presión para filtración (APAT) a temperatura y presión altas. El oxido nitroso puede
detonar en presencia de grasa, aceite o materiales carbonosos cuando esta bajo presión
y temperaturas elevadas. Los cartuchos de oxido nitroso solo deben utilizarse para el
análisis de carbonatos con el Tren de Gas de Garrett.
3.4.2. Celda del filtro: la celda de filtro tiene un agujero para el termómetro. La celda
posee una punta desmontable y un soporte del medio del filtro. También esta equipado
con soportes resistentes al aceite.
NOTA: Los vástagos de la válvula permiten abrir o cerrar la celda durante la prueba, de
ser esto necesario.
3.4.3. Papel filtro: papel filtro whatman N°50, o en un equivalente. Para realizar pruebas
de hasta 400°F (204°C)
3.4.4. Cronometro: Cronometro a intervalos para 7.5 y 30 minutos.
3.4.5. Termómetro: Hasta 500°F (260°C).
3.4.6. Probeta: probeta graduada de 10, 25 ml.
NOTA: el equipo deberá ser utilizado de acuerdo a las condiciones que marque el
proveedor en temperatura, presión y volumen de trabajo.
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3.5 PROCEDIMIENTO:
El siguiente procedimiento AT – AP deberá realizarse a 300°F (149°C).
3.5.1 Conectar el elemento de calentamiento al voltaje correcto para la unidad antes de
hacer la prueba. Colocar el termómetro en la cavidad correspondiente, precalentar la
camisa 10°F (6°C) por encima de la temperatura de prueba deseada.
3.5.2 Agitar la muestra de fluido por 10 minutos.
3.5.3 Preparar la celda con papel filtro y llenarla con la muestra de lodo, teniendo cuidado
de llenar la celda como máximo hasta ½ pulgada por debajo de la parte superior para
permitir la expansión del fluido. Coloque el papel de filtro en la celda, complete el
ensamble de la celda del filtro, Con la válvula superior y la válvula inferior en la posición
cerrada.
3.5.4 Colocar la celda dentro del elemento de calentamiento, teniendo las válvulas de las
partes superior e inferior cerrados. Transferir el termómetro a su cavidad en la celda.
3.5.5 Colocar la unidad de presión sobre la válvula superior y asegurarla colocando el
pasador correspondiente.
3.5.6 Colocar la unidad receptora de baja presión sobre la válvula inferior y asegurarla
colocando el pasador correspondiente (asegure que el recipiente de colección este
completamente libre de agua o aceite).
3.5.7 Conectar la fuente de gas a presión regulada a la válvula superior y a la fuente
similar al recipiente de colección inferior.
3.5.8 Aplicar 100 psi a ambas unidades de presión y abrir la válvula superior ¼ de vuelta
en la dirección contraria a las manecillas del reloj, mantenga la presión hasta que se
alcance y estabilice la temperatura de prueba deseada (si el tiempo necesario para
alcanzar la temperatura de prueba es mayor de 1 hora, es posible que el calentador este
defectuoso y la exactitud de los resultados de la prueba no serán confiables).
3.5.9 Al alcanzar la temperatura de 300°F, aumentar la presión de la unidad superior a
600 psi y abrir la válvula inferior ¼ de vuelta para comenzar la filtración (este paso
deberá de realizarse lo mas rápido posible).
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3.5.10 Mientras la prueba se realiza, la temperatura de prueba debe mantenerse dentro de
un rango de +/- 5°F. El filtrado debe drenarse cuidadosamente de la cámara receptora
cuando la contrapresión excede de 100 psi.
3.5.11 Después de 30 minutos, cerrar ambas válvulas y aflojar el tornillo T del regulador
de presión. Recolectar todo el filtrado y agotar toda la presión de la unidad inferior y
luego agotar la presión del regulador superior. Remover la cámara de la camisa de
calentamiento y enfriarla a temperatura ambiente en posición vertical. La cámara
contiene aun 500 psi aproximadamente.
3.5.12 Medir la cantidad de filtrado recolectado y multiplicar este valor por dos (área de
filtrado 3.5 in2). Registrar el resultado en mililitros de filtrado AP – AT, junto con la
temperatura de la prueba.
3.5.13 Después que la cámara este fría, desahogar la presión cuidadosamente a través de
la válvula opuesta al papel filtro. Luego abrir la otra para agotar cualquier presión que
aun exista. Desarmar la cámara y desechar la muestra de lodo. Observar y anotar la
condición del revoque.
OBSERVACIONES: durante la filtración o el calentamiento es posible que se hayan
depositado algunos sólidos. Tratar de observar ciertas indicaciones de esto, tales como,
un revoque anormalmente grueso o áspero. Registrar estas observaciones.
3.5.14 Mida y reporte el espesor de la torta del filtro hasta 1/32 de pulgadas mas cercano
(0.8 mm).
PRECAUCION: Es importante al momento de realizar la limpieza de la celda una vez
terminada la operación de filtrado, tomar en cuenta que el fluido que contiene la celda se
encuentra con una diferencial de presión de 500 psi y una temperatura de 150°C
(300°F).
Nota: Proceder a realizar la siguiente operación para desarmar el equipo del filtro
prensa de alta temperatura/alta presión:
1. Apagar la celda de calentamiento
2. Desfogar la presión contenida en los manómetros (mantener cerradas las válvulas
de la celda), y quitar los pasadores de seguridad y retirar dichos manómetros.
3. Realizar el desfogue de la presión que contiene la celda, por medio de las
válvulas, las cuales deberán abrirse, suavemente (considerar que se esta
manejando alta presión alta temperatura).
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4. Una vez realizado lo anterior cerrar las válvulas y esperar que la temperatura de la
celda baje a 52°C (125°F). para poder retirarlas de la celda de calentamiento,
5. Esperar que se enfrié la celda a temperatura ambiente para poder continuar
6. una vez alcanzada la temperatura ambiente, desfogar nuevamente las válvulas
(inferior y superior).
7. Continuar, destornillar los pernos de seguridad, en forma salteada y sin sacar todo
el tornillo.
8. Al ir desatornillando, colocar la mano encima de la tapa, con la finalidad de
detectar si existe presión retenida en la celda, si esto ocurre, volver a atornillar los
pernos, aflojar las válvulas y darle golpes suaves a la celda, esto con la finalidad
de remover las partículas atrapadas en el orificio de salida de las válvulas, y así
sacar todo la presión existente en la celda.
9. Retomar el paso 7 y sacar la tapa, tener cuidado y tomar el papel filtro para el
análisis del revoqué.
10. Desechar el fluido que contiene la celda y limpiarla para el análisis posterior.
Tabla 2 – contra presión mínima recomendada
Temperatura de prueba Presión del vapor del agua Contrapresion mínima
°C °F kPa psi kPa psi
100 212 101 14.7 690 100
120 250 207 30 690 100
150 300 462 67 690 100
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SECCION 4
CONTENIDO DE ACEITE, AGUA Y SÓLIDOS
4.1 INTRODUCCION: El contenido de sólidos afecta la mayor parte de las propiedades de los lodos,
incluyendo la densidad, la viscosidad, la resistencia del gel, la pérdida de filtrado y la
estabilidad a la temperatura. El contenido de sólidos tiene también una influencia
considerable sobre el tratamiento del lodo y sobre el equipo necesario para una operación
eficiente.
Retorta es un equipo que se ocupa para separar y medir el agua, aceite y sólidos
contenidos en la muestra del fluido de perforación base agua al ser calentada la muestra
del fluido de perforación en la retorta, los componentes líquidos son vaporizados,
condensados y recolectado en una probeta graduada, el liquido es directamente medido,
fase agua y aceite. El volumen total de sólidos (suspendidos y disueltos) es obtenido por
diferencia (volumen total de la muestra menos el volumen del liquido medido en la
probeta graduada). En base a cálculos se determinan el volumen de sólidos suspendidos,
y algunos sólidos disueltos que pueden ser retenidos en la retorta.
El volumen relativo de sólidos de baja y alta densidad.
El conocer la concentración de sólidos y la composición es fundamental para el control
apropiado de las propiedades del fluido de perforación tales como: la reología, la
densidad, la filtración de los fluidos base agua.
4.2 EQUIPO:
4.2.1. Instrumento de retorta: los instrumentos de retorta de fluido de perforación base
agua recomendados son de volúmenes de 10 cc, o 20 cc. Con una camisa de calefacción
externa.
OBSERVACION: una retorta de 50 cc, se encuentra disponible, a pesar de que no este
especificada.
ESPECIFICACIONES:
4.2.2 Ensamblaje de la retorta: cuerpo de la retorta, vaso y tapa.
a).-Material: Acero inoxidable 303, o su equivalente
b).-Volumen: Vaso de retorta con tapa
Volumen del vaso: 10cc. 20cc.
Presicion: +/-0.05cc. +/-0.1cc.
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OBSERVACION: Verifique el volumen del vaso de retorta: el volumen del vaso de
retorta con la tapa debe verificarse gravimetricamente: para el procedimiento y los
cálculos ver calibración.
4.2.3 Condensador: Utilice un condensador que sea capaz de enfriar los vapores del
aceite y del agua por debajo de su temperatura de licuefacción.
4.2.4. Camisa de calentamiento: Utilice una camisa de calentamiento calibrada a 500°C
+/-40°C (930°F +/-70°F)
4.2.5 Controlador de temperatura: utilice un controlador de temperatura que sea capaz de
limitar la temperatura de retorta a 930 +/-70°F, (500+/- 40°C)
4.2.6. Recipiente receptor de liquido: Un cilindro de vidrio de base redondeada
especialmente diseñado para facilitar la limpieza y una tapa con forma de embudo para
atrapar las gotas que caen.
Volumen total 10 ml 20 ml 50 ml
Presición (0 a 100%) +/- 0.05ml +/-0.05 ml +/-0.05
Frecuencia de graduación 0.10 ml 0.10 ml 0.10 ml
Calibración: a 20°C (68°F)
Escala: ml, cm3 o volumen en fracción (como porcentaje)
Material: deberá ser transparente e inerte al aceite, agua y a soluciones salinas a
temperaturas arriba de 30°C (90°F)
4.2.7. Lana de acero: (estropajo metálico fino – N°000): para empacar el cuerpo de la
retorta.
Observación: No se recomienda estropajo metálico líquidos.
4.2.8. Lubricante/sellador de las roscas: Utilizar un lubricante de alta temperatura, por
ejemplo Never-SeezR, o un equivalente, libre de aceite.
4.2.9. Limpiadores de pipas: Para limpiar el vástago del condensador y de la retorta.
4.2.10. Cepillo: Para limpiar los recipientes
4.2.11. Sacacorchos: Para remover el estropajo metálico gastado.
4.2.12. Jeringa (10 cc, o 20 cc): Para llenar el vaso de retorta.
4.2.13. Malla: Tamaño 12, o embudo Marsh.
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4.3 PROCEDIMIENTO:
4.3.1 Antes de realizar la prueba de retorta, verificar el condensador: el orificio por donde
pasa el líquido, este limpio, seco y que dicho parte del equipo se encuentre a temperatura
ambiente (ya que si contiene algún material extraño, disminuirá el condensado, y así
evitar errores de lectura del líquido). También verificar que la celda contenedora y la
tapa se encuentren libres de residuos de la condensación, los cuales serán eliminados por
medio de una espátula además de limpiar periódicamente el interior de la celda
contenedora con lana de acero
4.3.2 Recolecte una muestra representativa del fluido base agua y dejar enfriar a
aproximadamente a 26°C (80°F). Pasar la muestra recolectada por el embudo marsh o por
una malla 1.68 mm (0.066 in) (12 mesh) con la finalidad de remover material de
circulación, recortes etc.
OBSERVACION: La temperatura de la muestra debe estar en un rango de 10°F (5°C)
por encima o por debajo de la temperatura a la que se determino la densidad del lodo.
4.3.3 Si la muestra del fluido contiene gas o aire, añadir 2 o 3 gotas de desgasificante
(desespumante) a 300 ml. de la muestra y agitar suavemente por 2 o 3 minutos para
eliminar los gases.
4.3.4 Poner grasa lubricante a la rosca de la celda contenedora, y al tubo condensador,
esto para prevenir la perdida de vapores, para facilitar el desensamble del equipo, y
facilitar la limpieza una vez finalizada la prueba.
4.3.5 Añadir una pequeña cantidad de lana metálica al cuerpo de la retorta, el uso de la
lana de acero es con la finalidad de que no pasen residuos sólidos al condensador.
NOTA: esto es determinado por experiencia.
4.3.6 Utilizando una jeringa añadir fluido de perforación a la celda contenedora (llenarla),
teniendo cuidado de que no quede aire o gas atrapado, si esto sucede golpear suavemente
la celda para expulsar el aire atrapado.
4.3.7 Colocar la tapa de la celda, asegúrese de que salga fluido por el orificio de la tapa,
para que no quede aire o gas atrapado, limpiar el exceso de fluido en la tapa.
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OBSERVACION: El de aire o gas atrapado en una muestra del fluido dará como
resultado sólidos de retorta erróneamente altos debido a la reducción del volumen de la
muestra del fluido de perforación.
Never-SeezR es una marca registrada de Never-Seez Compound Corp.
4.3.8 Con la tapa puesta, apriete el vaso de retorta a mano y fíjelo sobre el cuerpo.
4.3.9 Aplique lubricante/sellante a las roscas en el vástago de la retorta y conecte el
condensador. Coloque el ensamblaje de la retorta en la camisa de calentamiento. Cierre la
tapa aislante (estando esta desconectada).
4.3.10 Coloque un recipiente de líquido limpio y seco debajo de la salida del condensador
OBSERVACION: Debido a su tamaño, tal vez sea necesario inclinar el recipiente debajo
de la retorta y apoyarlo del borde de la mesa de trabajo.
4.3.11 Encienda la retorta y observe la caída del condensado, continuar el calentamiento
por 10 minutos después de observar la ultima gota recolectada.
OBSERVACION: Si el lodo hierve y se derrama en el recipiente recolector, la prueba
debe repetirse. Empacar el cuerpo de la retorta con más lana metálica y repetir la prueba.
4.3.12 Remueva el recipiente de líquido y permita que se enfrié. Lea y registre los
siguientes valores: 1) volumen total de líquido, 2) volumen del aceite, y 3) volumen de
agua en el recipiente.
4.3.13 Apague la retorta. Permita que se enfrié antes de limpiarla.
4.4 CALCULOS: Los volúmenes medidos (cm3) de aceite y de agua son convertidos en porcentaje
de volúmenes basado en el volumen total del fluido de perforación (cm3) contenido en el
vaso de retorta.
OBSERVACION:
Normalmente se asume que el volumen nominal del vaso de retorta VRC = 10 o 20
cc, es correcto. Sin embargo, debe verificarse (calibración) que el vaso de retorta cumpla
con las especificaciones volumétricas.
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Calcular el porcentaje de volumen de aceite, %Vaceite:
100.
;.%3
lVtcmceiteVolumendeaaceiteV (a)
Calcular el porcentaje de volumen de agua, %Vagua:
100.
;.%
3
lVtcmguaVolumendea
aguaV (b)
Calcular el porcentaje de volumen de sólidos de retorta %VS:
VaceiteVaguaVsolidos %%100% (c)
Relación aceite / agua:
agua
aceitelación ag
ac
%
%/Re (d)
OBSERVACION:
Todos los sólidos, tanto suspendidos como disueltos, serán retenidos en la retorta.
El porcentaje de sólidos de baja densidad: es el porcentaje de sólidos
diferentes a la barita contenidos en el lodo, así como la concentración de cloruro
y se obtiene :
CsCsVwVsVss *21.11680000
(f)
Donde:
Vss = es el porcentaje (fracción de volumen) sólidos suspendidos;
Cs = es la concentración de cloruro, en miligramos por litro.
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Porcentaje (fracción de volumen) sólidos de baja gravedad es calculado como
sigue:
VoDoDfDmVssDfDbDfDDb
V *100*100lg
1lg
(g)
CsDf *00000109.01 (h)
Donde: Vlg = es el porcentaje (fracción de volumen). Sólidos de baja gravedad, en
miligramos por litro
Dm = es la densidad del fluido de perforación, en gramos por centímetro cúbico
Df = es la densidad del filtrado, en gramos por centímetro cúbico.
Db = es la densidad de material pesado (barita), en gramos por centímetro cúbico
Dlg=es la densidad de sólidos de baja gravedad, en gramos por centímetro cúbico
(si no se tiene conocimiento del peso de los sólidos utilizar 2.6 gr./cc)
Do = es la densidad del aceite en gramos por centímetro cúbico (si no se tiene
conocimiento la densidad del aceite utilizar 0.8 gr / cc)
NOTA: los cálculos de densidad (Df) ecuación (h) es en base a la concentración de
cloruro de sodio.
Porcentaje (fracción de volumen) materiales pesados (barita) es calculado
como sigue:
lgVVssVb
Donde Vb es el porcentaje (fracción de volumen) material pesado (barita).
Concentración de sólidos de baja gravedad, sólidos pesados y sólidos
suspendidos pueden ser calculados como sigue:
lglg*10lg VDC
VbDbCb *10
CbCCss lg
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Donde:
Clg = es la concentración de sólidos de baja gravedad, en kilogramos por metro cúbico
Cb = es la concentración de materiales pesados, en kilogramos por metro cúbico.
Css = es la concentración de sólidos suspendidos, en kilogramos por metro cúbico.
4.5 CALIBRACION:
4.5.1 Descripción: Este procedimiento se utiliza para verificar que el vaso de retorta y el
recipiente de líquido cumplan con las especificaciones establecidas (equipo).
4.5.2 Material:
Agua destilada
Termómetro de vidrio: para medir la temperatura ambiente +/-0.1°F (+/-0.1°C)
Balanza: utilizar una balanza que posea una precisión de 0.01 g.
4.5.3 Procedimiento: 1. permita que el vaso de retorta, la tapa y el agua destilada alcancen la
temperatura ambiente, registre la temperatura.
2. coloque en la balanza el vaso de retorta y la tapa, limpios, vacíos y tarar
a cero.
3. llene el vaso de retorta con agua destilada. Coloque la tapa del vaso.
Gire la tapa del vaso hasta que cierre apropiadamente. Asegúrese de que
un pequeño exceso de agua salga del orificio de la tapa. Limpie el
exceso de agua de la tapa.
4. coloque el vaso de retorta lleno con su tapa en la balanza previamente
calibrada. Registre el peso del agua, Wiv, gramos.
4.5.4 Cálculo: volumen del recipiente.
1. Permita que el recipiente y el agua destilada alcancen la temperatura
ambiente. Registre la temperatura.
2. coloque el recipiente limpio y vació junto con su base en la balanza y
calibrar a cero.
3. una vez colocado el recipiente en la balanza, llénelo con agua destilada
hasta las diferentes marcas de las graduaciones: 2, 4, 6, 8,10 cm3 y 4,
8, 12, 16,20 cm3 para los recientes de 10 cc y 20 cc, respectivamente:
utilizando una pipeta o una jeringa, llenar cuidadosamente el recipiente
hasta la marca de graduación deseada sin dejar gotas de agua en las
paredes del recipiente.
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4. registrar los pesos para cada aumento de volumen (iv) de agua a la
marca de graduación especifica, Wiv, gramos.
4.5.5 Cálculos para el recipiente:
Calcule el volumen del recipiente en cada una de las marcas Vmark, utilizando la
densidad del agua de la siguiente tabla, basada en la temperatura ambiente medida.
)/(/, ccgDaguagMivVmark
Donde:
Vmark: es el volumen del cilindro, expresado en mL.
Miv:es la masa del volumen,expresado en gramos
D: es la densidad del agua, expresada en gramo por cm3(temperatura de prueba ver
Tabla 1.)
Tabla 3: densidad del agua en función a la temperatura
°C °F Densidad g/cc
15 59 0.999 1
15.5 59.9 0.999 1
16 60.8 0.999 0
16.5 61.7 0.999 9
17 62.6 0.998 8
17.5 63.5 0.998 7
18 64.4 0.998 6
18.5 65.3 0.998 5
19 66.2 0.998 4
19.5 67.1 0.998 3
20 68 0.998 2
20.5 68.9 0.998 1
21 69.8 0.998 0
21.5 70.7 0.997 9
22 71.6 0.997 7
22.5 72.5 0.997 6
23 73.4 0.997 5
23.5 74.3 0.997 4
24 75.2 0.997 3
24.5 76.1 0.997 1
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Tabla 3a: densidad del agua en función a la temperatura
°C °F Densidad g/cc
25 77 0.997 0
25.5 77.9 0.996 9
26 78.8 0.996 8
26.5 79.7 0.996.6
27 80.6 0.996 5
27.5 81.5 0.996 4
28 82.4 0.996 2
28.5 83.3 0.996 1
29 84.2 0.995 9
29.5 85.1 0.995 8
30 86 0.995 6
30.5 86.9 0.995 5
31 87.8 0.995 3
31.5 88.7 0.995 2
32 89.6 0.995 0
32.5 90.5 0.994 9
33 91.4 0.994 7
33.5 92.3 0.994 5
34 93.2 0.994 4
34.5 94.1 0.994 2
35 95 0.994 0
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SECCION 5
CONTENIDO DE ARENA
5.1 INTRODUCCION: El contenido de arena en un fluido de perforación es el porcentaje (fracción
de volumen), de las partículas de diámetro mayores a 74 micro m. esto es determinado
por medio de mallas.
5.2 EQUIPO:
Malla: 75 micro m. (200 mesh) y 63.5 mm (2.5 in) de diámetro.
Embudo: Con adaptador para la malla.
Tubo de medición de cristal: donde se agrega el fluido de perforación a la primera
marca de 0 a 20% en la cual es medido directamente el porcentaje de arena.
5.3 PROCEDIMIENTO:
5.3.1 Agregar el fluido de perforación al tubo de vidrio a la marca (20%) y añadir agua a
la siguiente marca. Cerrar la boca del tubo y agitar vigorosamente.
5.3.2 La mezcla contenida en el tubo, hacerla pasar por la malla. Desechando el líquido
que pasa, añadir mas agua al tubo y agitar, y volverlo a vaciar sobre la malla,
posteriormente lave la arena retenida en la malla, para eliminar cualquier residuo del
lodo.
5.3.3 Ensamble el embudo, en la salida de la malla, quedando la malla boca abajo, este
paso deberá ser realizado suavemente para evitar que la arena retenida sea tirada.
Posteriormente colocar la punta del embudo en la boca del tubo de cristal. Lavar la arena
retenida con un chorro de agua moderado, la arena se ira al fondo del tubo, donde se
encuentre la graduación del tubo, tomar la lectura del porcentaje de arena.
5.3.4 Reportar el contenido de arena en porcentaje (fracción de volumen). Reportar donde
fue tomada la muestra del fluido (temblorinas, succión de la presa etc.). Otros sólidos
gruesos pueden ser retenidos en la malla).
5.3.5 Para los lodos base aceite, utilizar diesel.
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ANALISIS QUIMICO A FLUIDOS BASE AGUA
SECCION 6
CAPACIDAD DEL AZUL DE METILENO
6.1 INTRODUCCION
La capacidad del azul de metileno en un fluido de perforación, es un
indicador de la cantidad de arcilla reactiva presente (bentonita y/o sólidos de
perforación). La capacidad del azul de metileno provee un estimado del intercambio
cationico, de los sólidos en el fluido de perforación. La capacidad del azul de metileno y
la capacidad del intercambio cationico no necesariamente son equivalentes,
considerándolo así la prueba del azul de metileno dará un resultado inferior al de la
capacidad de intercambio cationico.
La solución de azul de metileno es añadida a la muestra del fluido de
perforación (antes deberá ser tratada con peroxido de hidrogeno y acidificada), la
saturación es notado por la formación de un halo (teñimiento) alrededor de la gota
colocada en el papel filtro. Las variantes de los procedimientos usados en los fluidos de
perforación pueden determinar los sólidos de perforación y la bentonita comercial,
arrojando un estimado de la cantidad del tipo de sólidos presentes en el fluido.
Los fluidos de perforación frecuentemente contienen sustancias que son
añadidas para hacer reaccionar a la arcilla, las cuales absorben el azul de metileno, la
muestra del fluido es tratada con peroxido de hidrogeno con la finalidad de remover la
materia orgánica, tales como lignosulfonatos, lignitos, polímeros celulósicos y
poliacrilamidas. Etc.
6.2 EQUIPO Y REACTIVOS
6.2.1. Solución de azul de metileno: Azul de metileno grado reactivo; 3.20 g/l (1 ml =
0.01 mili equivalente).
La humedad que contiene el azul de metileno grado reactivo puede ser determinada cada
vez que la solución es preparada. Secar 1000 g de azul de metileno a masa constante a
93°C +/-3°C (200°F +/-5°F). Realizar la corrección apropiada de masa, para la solución a
preparar, como sigue:
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MdMs 2.3
Donde:
Ms = es la masa de la muestra a pesar, en gramos
Mds = es la masa de la muestra seca, en gramos
6.2.2. Peroxido de hidrogeno: solución al 3%
6.2.3. Solución de acido sulfúrico: aproximadamente 2.5 mol / lt (5 N)
6.2.4. Jeringa: 2.5 o 3 ml.
6.2.5. Matraz erlenmeyer: 250 ml de capacidad
6.2.6. Bureta: capacidad de 10 ml y 50 ml
6.2.7. Micro pipeta: capacidad de 0.5 ml.
6.2.8. Pipeta: graduada de 1 ml.
6.2.9. Agitador magnético
6.2.10. Parrilla de calentamiento
6.2.11. Papel filtro: papel whatman No. 1 o equivalente.
6.2.12. Varilla de vidrio
6.3 PROCEDIMIENTO:
6.3.1 Agregar 2.0 ml de fluido de perforación (o un volumen conveniente de fluido de
perforación para requerir de 2 ml a 10 ml de solución de azul de metileno) a 10 ml de
agua en un matraz erlenmeyer de 250 ml. Utilizar el siguiente procedimiento para
asegurarse que se agregan exactamente 2.0 ml de fluido de perforación.
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a. La jeringa debe tener una capacidad de mas de 2.0 ml, por lo general 2.5 ml o
3.0 ml. Si se utiliza una jeringa de grandes dimensiones, no es necesario
retirar el aire atrapado dentro de la jeringa.
b. El aire o gas atrapado en el fluido de perforación deberá ser removido. Mezcle el
fluido de perforación a fin de romper la formación gelatinosa y tome una muestra
con la jeringa rápidamente. Luego lentamente descargue la jeringa de vuelta al
fluido de perforación, manteniendo la punta sumergida en todo momento.
c. Volver a llenar la jeringa con el fluido de perforación hasta que la parte móvil de
la jeringa haya alcanzado la última marca (por ejemplo, en la línea que designa
los 3 ml en una jeringa de 3 ml.).
d. Extraiga 2.0 ml del fluido de perforación empujando la parte móvil de la jeringa
asegurándose que se encuentre exactamente a 2.0 ml de la ultima graduación de la
jeringa. Por ende, en una jeringa de 3.0 ml, esto seria en la línea que designa 1.0
ml.
6.3.2. Adicione 15.0 ml de peroxido de hidrogeno solución al 3.0 % y 0.5 ml de acido
sulfúrico 5 N. Hervir durante 10 minutos, pero sin dejar que la solución se seque.
6.3.3. Dejar enfriar.
6.3.4. Diluya con agua destilada (22.5 ml de agua) hasta obtener aproximadamente 50 ml.
6.3.5. Titule con azul de metileno (1ml = 0.01 meq), agregando con mucho cuidado en
incrementos a no mayor de 0.5 ml. Si la cantidad aproximada de azul de metileno
necesaria para lograr el punto final ya se conoce en base a pruebas anteriores, se pueden
utilizar incrementos mayores (1- 2 ml) al comienzo de la titulación. Luego de cada una de
las adiciones de la solución de azul de metileno, mezcle el contenido del recipiente
durante aproximadamente 30 segundos. Mientras los sólidos todavía se encuentran en
suspensión, remover una gota de líquido con la varilla de vidrio y colocar la gota sobre el
papel filtro. El punto final inicial se ha logrado cuando aparece el tinte como un anillo de
color azul o turquesa alrededor de los sólidos teñidos, tal y como se demuestra en fig.
1****.
6.3.6. Cuando se detecte el tinte azul alrededor del punto, mezcle el contenido del
recipiente por dos minutos más, y coloque otra gota sobre el papel filtro. Si el anillo azul
no aparece, siga con el procedimiento de la misma manera como lo ha realizado
anteriormente (párrafo 6.3.5), hasta que una gota tomada después de dos minutos
demuestre el tinte azul.
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Fig. 1
Volumen de azul de metileno adicionado.
1. Humedad.
2. Sólido coloreado del fluido de perforación.
3. Sólidos coloreados absorbidos, la aureola es visible después de adicionar 6.0 ml,
esto es absorbido después de los 2 minutos e indica que el punto final se ha
logrado.
4. Sólidos coloreados del fluido de perforación.
5. Colorante libre no absorbido.
6. Humedad.
7. Punto final.
8. Apariencia de la mancha después de 2 minutos.
1 ml
2 ml
3 ml
7 ml
6 ml
7
6
8
5
4
3
2
1
8 ml
9
4 ml
5 ml
m
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6.4 Cálculos.
Reporte la capacidad de azul de metileno (MBT) del fluido de perforación, utilizando la
siguiente ecuación:
VdfVmbMBT
Donde:
MBT = es la capacidad de azul de metileno, ml/ml.
V mb = es el volumen de la solución de azul de metileno, en mililitros.
V df = es el volumen de la muestra del fluido de perforación, en mililitros.
Alternativamente, la capacidad de azul de metileno puede ser reportado como el
equivalente de bentonita en kg/ m3 o lb/bbl (basándose en bentonita con una capacidad de
intercambio de cationes de 70 meq/100 g), calculada de la siguiente manera:
Vdf
MBTmKgtaedebentoniequivalent
*25.14/: 3
Vdf
MBTbbllbtaedebentoniequivalent
*5/:
Nota: Los kilogramos por metros cúbicos o lb/bbl del equivalente de bentonita de las
ecuaciones anteriores no es igual a la cantidad de bentonita comercial existente en el
fluido de perforación. Dentro del lodo también existe una cantidad de arcilla reactiva de
formación, que también es indicado por la capacidad del azul de metileno.
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SECCION 7
pH
7.1 Introducción
Una medición de campo de pH del fluido de perforación (o del
filtrado) y los ajustes al pH son importantes para el control de los fluido de perforación.
Las interacciones de la arcilla, la solubilidad de varios componentes y contaminantes, así
como la efectividad de los aditivos dependen del pH. Lo mismo sucede con el control de
los procesos de corrosión acida y sulfúrica.
El termino pH denota el logaritmo negativo del ion de hidrogeno, H+, la actividad en
soluciones acuosas (la actividad y la concentración son iguales solo en soluciones
diluidas): pH = -log [H+]. Para el agua pura, a una temperatura de 24 °C (75 °F), la
actividad del ion de hidrogeno [H+] es de 10-7 moles/litro y el pH = 7. Este sistema es
llamado “neutral” debido a que la actividad del ion hidroxilo [OH-] también es de 10-7
moles/litro. En sistemas acuosos a una temperatura de 24 °C, el producto del ion [H+] x
[OH-], es de 10-14 (una cantidad constante). Como consecuencia, un aumento en el [H+]
denota una disminución similar en el [OH-]. El cambio de pH en una unidad indica un
cambio diez veces mayor tanto en el [H+] como en el [OH-]. Las soluciones con un pH
menor a 7 son llamadas “acidas” y aquellas con un pH mayor a 7 son denominadas
“básicas” o “alcalinas”.
El método recomendado para la medición del nivel pH de los fluidos de perforación es
con un medidor de pH con un electrodo de vidrio. Este método es preciso y suministra
valores pH confiables. Este sistema es libre de interferencias si se utiliza un sistema de
electrodos de alta calidad junto con un instrumento diseñado apropiadamente. Existen
instrumentos automáticos para la medición del pH que compensan la curva con la
temperatura, y estos por lo general son preferidos sobre los aparatos manuales.
Observación: para las mediciones de campo, se utilizan las tiras reactivas de
comparación de color según el pH, pero este método no es recomendado. Este método es
confiable solo en el caso de lodos base agua muy simples. Los sólidos presentes en el
lodo, las sales disueltas y los químicos, así como los líquidos de color oscuro causan
errores serios en los valores pH obtenidos mediante las mediciones con papel. Estos
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papeles indicadores son suministrados en una gran variedad de rangos, lo cual permite
lecturas de pH con variaciones de 0.5 unidades.
7.2 Equipos y Reactivos
7.2.1. Solución Buffer, tres soluciones a fin de calibrar y establecer la curva del medidor
de pH antes de realizar las mediciones sobre las muestras.
a. pH = 4.0: ftalato de hidróxido de potasio de 0.05 moles de agua. Emite un pH de 4.01 a
una temperatura de 75 °F (24°C).
b. pH = 7.0: fosfato de dihidroxido de potasio de 0.02066 moles y fosfato de hidróxido de
disodio de 0.02934 moles en agua. Emite un pH de 7.00 a una temperatura de 75 °F
(24°C).
c. pH = 10.0: carbonato de sodio de 0.025 moles y bicarbonato de sodio de 0.025 moles
en agua. Emite un pH de 10.01 a una temperatura de 75 °F (24°C).
Observación: Las soluciones amortiguadoras pueden ser obtenidas de proveedores como
soluciones preparadas, paquetes de polvo, o formulas, que deben duplicar los
amortiguadores primarios o secundarios de la Oficina Nacional de Normas (Nacional
Bureau of Standards) de EE.UU. El periodo de almacenamiento de todos los
amortiguadores no deberá exceder seis meses antes de ser desechados. La fecha de
preparación de las soluciones amortiguadoras deberá ser demostrada en las botellas
utilizadas en el campo. Las botellas deberán estar firmemente selladas.
7.2.2. Agua destilada o desionizada: en botellas de “spray”
7.2.3. Servilletas de papel: para secar los electrodos.