Densidad del Lodo y Su Importancia
January 17, 2016 - 3:15 pm | Drilling Fluids
El peso del Lodo de Perforación es la densidad del fluido por unidad de volumen. Es una de las más importantes propiedades del fluido de perforación, porque controla la presión de formación y además ayuda a la estabilidad del hoyo del pozo. Esta propiedad es medida y reportada en libras por galón (lpg), libras por pie cubico (lb/ft3) o gramos por milílitro (gr/ml).
El Peso del lodo es normalmente medido con una balanza convencional, sin embargo, si se tiene cierta cantidad de aire dentro de la fase fluida, la balanza convencional dará una lectura imprecisa. Por lo tanto, el método mas exacto para medir la densidad del lodo es usando una balanza de lodo presurizada.
El peso del Lodo de Perforación es la densidad del fluido por unidad de volumen. Es una de las más importantes propiedades del fluido de perforación, porque controla la presión de formación y además ayuda a la estabilidad del hoyo del pozo. Esta propiedad es medida y reportada en libras por galón (lpg), libras por pie cubico (lb/ft3) o gramos por milílitro (gr/ml).
El Peso del lodo es normalmente medido con una balanza convencional, sin embargo, si se tiene cierta cantidad de aire dentro de la fase fluida, la balanza convencional dará una lectura imprecisa. Por lo tanto, el método mas exacto para medir la densidad del lodo es usando una balanza de lodo presurizada.
Conventional Mud Balance
Pressurized Mud Balance
La balanza presurizada es parecida a la convencional, pero tiene una copa de muestras presurizada. Cuando presionas la copa, cualquier gas en la fase fluida es comprimido a un volumen muy pequeño, permitiendo una mayor exactitud en la medición del peso del lodo.
Que pasaría si la densidad del lodo no es suficiente?
El pozo tendrá una condición de bajo balance, por lo que cualquier fluido de la formación - gas, petroleo o agua - entrará en el hoyo.
- Control de Pozos
El peso del lodo provee de presión para contener el hoyo contra la formación. Si el peso del lodo es insuficiente, el hoyo colapsará.
- Colapso o Inestabilidad de las Paredes del Pozo
Y si la densidad del lodo es demasiado alta?
Si la presión hidrostática de la columna de lodo excede la fuerza de la formación, ello causará un quiebre en la misma. Una vez que se fractura la formación, el fluido de perforación se perderá hacia dentro de las fracturas.
- Pérdida de Circulación
Una densidad del lodo muy pesada dará como resultado una baja ROP, por el efecto de la contención de presión. Practicamente, mientras se está perforando, se usa una densidad de lodo mas baja cuando se esta empesando y se va incrementando paulatinamente a medida que el pozo se va profundizando con el propósito de optimizar la tasa de penetración y evitar situaciones de control de pozos.
- Reducción de la Tasa de Penetración
Una vez que haya diferencias en las presiones hidrostática y de la formación, habrá riesgo de que ocurra una pega diferencial a través de las rocas permeables.
- Pega de Tubería por Diferencial
A mayor peso del lodo habrá una mayor filtración del mismo invadiendo los poros hacia la formación. Esta invasión de lodo causa daño a las rocas del yacimiento.
- Daño a la Formación
http://www.drillingformulas.com/mud-weight-and-its-importance-in-drilling/
Viscosidad del Lodo de Perforación
La Viscosidad describe la resistencia de una sustancia a fluir. Un fluido de perforación con alta viscosidad se dice que esta "viscoso o espeso", mientras que si tiene baja viscosidad se caracateriza como "disperso". En el campo petrolero, los siguientes términos son los que se usan para describir la viscosidad del fluido de perforación y las propiedades relógicas, como lo son Viscosidad Funnel o de Embudo y Viscosidad Plastica .
Viscosidad de Embudo
Se cuantifica tomando el tiempo en sengundos en el que el fluido pasa a
través de un Embudo Marsh. Este es un equipo fácil de usar, y permite
chequear rapidamente la viscosidad del lodo. El embudo tiene sus
p'ropias caracteristicas y esta dimensionado para que permita el flujo
de un cuarto de galón de agua fresca (946 cc) a una temperatura de 70 °F
o 21°C en 26 segundos.
Figura 1 – Embudo Marsh Funnel
Para todos los lodos de perforación, especialmenente los de base aceite,
la temperatura tiene un efecto en la viscosidad del fluido base. Este
será menos espero a medida que incrementa la temperatura. Ello quiere
decir que la viscosidad de embudo bajará. . La viscosidad de embudo se
mide a solo una sola tasa de corte, pero la temperatura no es constante
con el tiempo. Por esa razón la viscosidad de embudo no representa la
viscosidad real del lodo. En el taladro, esta medida es útil ciertamente
porque es un rápido y fácil test que permite observar las tendencias
del lodo. Con el fin de usar la viscosidad de embudo de manera efectiva,
el personal de fluidos debe reportar esta medida con frecuencia.
Observando la tendencia de la viscosidad de embudo, se puede saber si
esta ocurriendo algo en el lodo. Recuerda que un único punto de la
viscosidad de embudo no puede decirnos nadada acerca de las condiciones
del fluido de perforación.
Viscosidad Plastica (PV)
La Viscosidad Plástica (PV) es la resistencia a fluir de un fluido.
De acuerdo al modelo Plástico de Bingham, la PV es la pendiente del
esfuerzo de corte y la tasa de corte. Por lo general, el viscosimetro se
usa para medir ratas de corte a 600, 300, 200, 100, 6 y 3 revoluciones
por minuto (rpm).
Figura 2 – Viscosimetro
En el campo, la viscosidad plástica puede calcularse de manera simple por:
Viscosidad Plastica (PV) = Lectura a 600 rpm – Lectura a 300 rpm
La unidad para la PV es el Centi Poise (CP).
Por ejemplo, determine la PV a partir de las siguientes lecturas tomadas de un viscosimetro:
Lectura a 600 rpm = 56
Lectura a 300 rpm = 35
Viscosidad Plástica (PV) = 56 – 35 = 21 CP
Cualquier incremento en el contenido de los sólidos, como Barita, ripios,, material antiperdida, etc, resultará en una alta viscosidad plástica. Con el fin de reducir la PV, el contenido de sólidos ha de ser removido, lo cual se puede lograr con equipos de control de sólidos y/o diluyendo el lodo con fluido base. La temperatura del fluido incrementara mientras se profundiza la perforación, por lo tanto la viscosidad plástica del lodo de perforación bajará debido a la reducción de la viscosidad del fluido base.
Normalmente, un alto peso de lodo llevará a una alta viscosidad plástica. Por lo tanto, si hay una tendencia de incremento de la viscosidad plastica con un constante peso del lodo, ello significa que existe un incremento en el contenido de los sólidos en el sistema de lodos. Mas áun, si se usa fluido base aceite, hay que tener cuidado que el agua en ese tipo de lodos, actua como si fuera un sólido, haciendo incrementar drásticamente la viscosidad plástica. Es muy critico asegurarse que las cantidades de agua en el fluido base aceite esten dentro de los límites de diseño.
Los distintos impactos que puede tener la viscosidad plástica en las operaciones de perforación son:
Densidad Equivalente de Circulación (ECD)
Mientras mayor sea la PV , mayor el ECD será.
Presión de Surgencia y Suabeo
La PV tiene aquí el mismo efecto que tiene con el ECD. Si incrementa, tambien incrementará las presiones de surgencia y suabeo.
Pega Diferencial
Se incrementan los riesgos de pega diferencial , sobre todo en lodos base agua, cuando la viscosidad plástica aumente, y ello se debe al incremento en el contenido de los sólidos.
Tasa de Penetración (ROP)
La ROP estará directamente afectada por la viscosidad plástica. Un lodo viscoso tendrá mucho mayor efecto de contención que un lodo mas disperso. Por lo tanto ello causa una reducción en la ROP.
TRADUCIDO DESDE:
http://www.drillingformulas.com/viscosity-of-drilling-mud/
Viscosidad Plastica (PV) = Lectura a 600 rpm – Lectura a 300 rpm
La unidad para la PV es el Centi Poise (CP).
Por ejemplo, determine la PV a partir de las siguientes lecturas tomadas de un viscosimetro:
Lectura a 600 rpm = 56
Lectura a 300 rpm = 35
Viscosidad Plástica (PV) = 56 – 35 = 21 CP
Cualquier incremento en el contenido de los sólidos, como Barita, ripios,, material antiperdida, etc, resultará en una alta viscosidad plástica. Con el fin de reducir la PV, el contenido de sólidos ha de ser removido, lo cual se puede lograr con equipos de control de sólidos y/o diluyendo el lodo con fluido base. La temperatura del fluido incrementara mientras se profundiza la perforación, por lo tanto la viscosidad plástica del lodo de perforación bajará debido a la reducción de la viscosidad del fluido base.
Normalmente, un alto peso de lodo llevará a una alta viscosidad plástica. Por lo tanto, si hay una tendencia de incremento de la viscosidad plastica con un constante peso del lodo, ello significa que existe un incremento en el contenido de los sólidos en el sistema de lodos. Mas áun, si se usa fluido base aceite, hay que tener cuidado que el agua en ese tipo de lodos, actua como si fuera un sólido, haciendo incrementar drásticamente la viscosidad plástica. Es muy critico asegurarse que las cantidades de agua en el fluido base aceite esten dentro de los límites de diseño.
Los distintos impactos que puede tener la viscosidad plástica en las operaciones de perforación son:
Densidad Equivalente de Circulación (ECD)
Mientras mayor sea la PV , mayor el ECD será.
Presión de Surgencia y Suabeo
La PV tiene aquí el mismo efecto que tiene con el ECD. Si incrementa, tambien incrementará las presiones de surgencia y suabeo.
Pega Diferencial
Se incrementan los riesgos de pega diferencial , sobre todo en lodos base agua, cuando la viscosidad plástica aumente, y ello se debe al incremento en el contenido de los sólidos.
Tasa de Penetración (ROP)
La ROP estará directamente afectada por la viscosidad plástica. Un lodo viscoso tendrá mucho mayor efecto de contención que un lodo mas disperso. Por lo tanto ello causa una reducción en la ROP.
TRADUCIDO DESDE:
http://www.drillingformulas.com/viscosity-of-drilling-mud/
Punto Cedente
January 21, 2016 - 11:53 am | Drilling Fluids
El Punto Cedente o Yield Point (YP) es la resistencia al flujo inicial de un fluido o el esfuerzo requerido para hacer que el fluido se mueva. . Simplemente se puede afirmar que el Punto Cedente es la fuerza atractiva entre las particulas coloidales del fluido de perforación. Para el Modelo de Plastico de Bingham , el YP es el esfuerzo de corte extrapolado a una tasa de corte igual a cero.
El Punto Cedente o Yield Point (YP) es la resistencia al flujo inicial de un fluido o el esfuerzo requerido para hacer que el fluido se mueva. . Simplemente se puede afirmar que el Punto Cedente es la fuerza atractiva entre las particulas coloidales del fluido de perforación. Para el Modelo de Plastico de Bingham , el YP es el esfuerzo de corte extrapolado a una tasa de corte igual a cero.
Figura 1 – YP es el esfuerzo de corte extrapolado a una tasa de corte igual a cero.
El Punto de Cedente se puede calcular por la siguiente fórmula:
Punto Cedente (YP) = Lectura 300 rpm – Viscosidad Plástica (PV)
La unidad en que se mide el YP es Libras por pie cuadrado: lb/100 ft2.
La Viscosidad Plastica se determina por:
Viscosidad Plástica (PV) = Lectura 600 rpm – Lectura 300 rpm
Por ejemplo, si tenemos los siguientes valores de un viscosimetro:
Lectura a 600 rpm = 56
Lectura a 300 rpm = 35
Viscosidad Plástica (PV) = 56 – 35 = 21 CP
Punto Cedente (YP) = 35 – 21 = 14 lb/100 ft2
El YP nos indica la capacidad del lodo para remover los recortes hacia la superficie. Además, las pérdidas de presión friccional estan directamente relacionadas al Punto Cedente. A mayor YP, habrá una caida de presión por fricción mas grande.
En lodos base agua, el Punto Cedente aumenta por lo siguiente:
- Alta Temperatura – ambientes con altas temperaturas tienden a incrementar el Punto Cedente en lodos base agua.
- Contaminantes tales como dioxido de carbono, sal y anhidritos en el lodo.
- Sobretratamiento del lodo con limo o soda caustica.
En lodos base aceite, el Punto Cedente aumenta por lo siguiente:
- Solidos – a mayor cantidad de solidos perforados, mayor sera el YP.
- Tratar CO2 en el lodo con limo (CaO) – El limo(CaO) reaccionara quimicamente con CO2 para formar carbonato de calcio (CaCO3) lo cual incrementará el YP.
- Baja Temperaturae – en el sistema de base aceite, las bajas temperarueas incrementan la viscosidad y tambien el punto cedente. Toma en cuenta que ocurre aca lo opouesto a si fuera lodo base agua.
Impactos Operacionales relacionados con el Punto Cedente
Densidad Equivalente de Circulacion (ECD)
El ECD generalmente incrementa cuando el YP incrementa.
Limpieza de Hoyo
Usualmente los diametros mas grandes que se estan perforando requieren un mayor YP para soportar una eficiente limpieza de hoyo.
Fuerza de Geles en el Lodo
January 31, 2016 - 1:37 pm | Drilling FluidsLa Fuerza de Geles es el esfuerzo de corte del fluido de perforación que se mide a una baja tasa de corte después que el lodo haya estado estático por cierto periodo de tiempo.
La fuerza de geles es una de las mas importantes propiedades del lodo, porque por ella se demuestra la habilidad del fluido de perforación para suspender los sólidos perforados y materiales pesados cuando cesa la circulación.
Como se mide la Fuerza de Geles?
Esta medida se realiza con el viscosimetro usando la lectura a 3 rpm, la cual es registrada después de haber agitado el lodo a 600 rpm para romper los geles. La primera lectura se anota despues que el lodo haya estado en condiciones estáticas por 10 segundos. La segunda y tercera lecturas se harán a los 10 minutos y 30 minutos, respectivamente.
Por qué necesitamos registrar la lectura a 3 rpm después de los 30 minutos?
La lectura a los 3 minutos no dirá si el lodo formará significativamente geles durante periodos extensos en condiciones estáticas, como viajes de sacada de BHA. Si el lodo tiene una alta fuerza de geles, ello creará una alta presión de bomba para iniciar circulación después que el lodo haya estado estatico por largo tiempo. Además, el aumento en la tendencia de la resistencia del geles de 30 minutos indica una acumulación de un sólidos ultra-finos. Por lo tanto, el lodo debe ser tratado mediante la adición de productos químicos o diluyéndolo con fluido base fresco.
Esta medida se realiza con el viscosimetro usando la lectura a 3 rpm, la cual es registrada después de haber agitado el lodo a 600 rpm para romper los geles. La primera lectura se anota despues que el lodo haya estado en condiciones estáticas por 10 segundos. La segunda y tercera lecturas se harán a los 10 minutos y 30 minutos, respectivamente.
Por qué necesitamos registrar la lectura a 3 rpm después de los 30 minutos?
La lectura a los 3 minutos no dirá si el lodo formará significativamente geles durante periodos extensos en condiciones estáticas, como viajes de sacada de BHA. Si el lodo tiene una alta fuerza de geles, ello creará una alta presión de bomba para iniciar circulación después que el lodo haya estado estatico por largo tiempo. Además, el aumento en la tendencia de la resistencia del geles de 30 minutos indica una acumulación de un sólidos ultra-finos. Por lo tanto, el lodo debe ser tratado mediante la adición de productos químicos o diluyéndolo con fluido base fresco.
Causas del Incremento en la Fuerza de Geles del Lodo Base Agua
Las siguientes son causas que provocan el incremento de la fuerza de geles en el lodo base agua.
- Bacterias
- Solidos ultrafinos
- Sales
- Contaminación química, tales como cal, yeso, cemento y anhidrita
- Gases ácidos como Dióxido de Carbono (CO2), y Sulfuro de Hidrógeno (H2S)
Causas del Incremento en la Fuerza de Geles del Lodo Base Aceite
Cuando el llodo es base aceite, hay diferentes puntos que causan el incremento de los geles en el sistema de lodo:
- Tratamiento excesivo con material gelificante orgánico
- Acumulación de partículas sólidas finas en el lodo
Impactos Operacionales de la Fuerza de Geles.
Presión de Circulación
El exceso en la fuerza de geles dará lugar a una alta presión de bomba al iniciar circulación, luego que el lodo haya estado en condiciones estáticas por un periodo de tiempo. Una alta presión de bomba resultará enfractura de formación y perdida de circulación.
Suspensión de los Recortes
La baja fuerzade geles indica poca habilidad para suspender recortes. Ello puede dar lugar a pega de tuberías y empaquetamiento del hoyo debido a una insuficiente suspensión de los recortes.
Decantación de Barita
Esta situación donde la barita no puede suspenderse por el lodo de perforación por la baja fuerza de geles. Ello se puede ver cuando se observa gran fluctuación de la densidad del lodo saliendo del hoyo.
References
Andy
Philips, 2012. So You Want to be a Mud Engineer: An Introduction to
Drilling Fluids Technology. Edition. CreateSpace Independent Publishing
Platform.
Ryen
Caenn, 2011. Composition and Properties of Drilling and Completion
Fluids, Sixth Edition. 6 Edition. Gulf Professional Publishing.
