El control de sólidos es vital para mantener una operación eficiente de perforación. Altos
valores de sólidos incrementarán la densidad y la viscosidad, lo cual llevará a mayores costos
de tratamiento químico, mala hidráulica, y altas presiones de bombeo. Con los sólidos altos, el
lodo se torna muy abrasivo e incrementa el desgaste en la sarta de bombeo, en el pozo y en el
equipo de superficie. Se irá haciendo más difícil remover los sólidos de un lodo a medida que
aumente su contenido de sólidos.
El lodo que va llegando a superficie al salir del pozo contiene cortes de perforación, arena y
otros sólidos, y probablemente gas, todos los cuales deben ser removidos para que el lodo
pueda ser inyectado de nuevo dentro del pozo. Continuamente deben agregarse arcillas para el
tratamiento del lodo además de productos químicos para mantener las propiedades físicas y
químicas que se requieren.
Para todas estas tareas se requiere equipo especializado.
Cuando sale del pozo, el lodo es retirado en la ‘campana’ que está sobre las BOPs al seguir su
camino por el flow line al depósito de la zaranda (llamado también possum belly). Aquí en este
punto es donde el mudlogger ha de instalar una trampa de gas y otros sensores para
monitorear y analizar el lodo que viene del pozo.
Hay unas compuertas que regulan el nivel del lodo llegando en la zaranda. Aquí habrá mallas
inclinadas vibrando (normalmente 2), con el fin de separa los cortes del lodo, el cual podrá
pasar por las mallas hacia la trampa de arena en la piscina de la zaranda. El lodo de aquí
puede ser regresado al sistema de piscinas donde el ciclo de circulación puede empezar otra
vez.
Las mallas pueden ser cambiadas en forma que su calibre sea apropiado para el tamaño
de los cortes que sea necesario retirar. Normalmente la malla con el calibre mayor se instala en
la parte superior y la que es de calibre más fino en la parte inferior. El movimiento vibratorio de
las mallas mejora la separación del lodo de los cortes. Aquí se recolectan las muestras para el
análisis geológico.
Siendo los asuntos ambientales materia de cada vez mayor importancia, los cortes separados
en la zaranda son recogidos en tanques y así pueden ser transportados fácilmente a lugares
donde puedan ser limpiados totalmente de lodo y químicos residuales depositados.
Regularmente se instala aún más equipo de control de sólidos en el sistema antes de que el
lodo llegue a las piscinas. Si el lodo es particularmente gaseoso, puede ser pasado por un
degasser el cual consiste en un gran tanque con un agitador que forza la separación del gas
del lodo.
Si dichas partículas no se han decantado cuando ya han pasado la trampa de arena,
necesariamente habrán de pasar por el resto del equipo de control de sólidos, antes de
regresar a los tanques de lodo.
El desarenador, cuando se usa en
conjunto con la zaranda, remueve
gran parte de los sólidos abrasivos,
reduciendo así el desgaste en las
bombas de lodo, equipo de
superficie, sarta de perforación y
broca. También usado en conjunto
con la zaranda y el desarenador
está el desilter, el cual remueve
material aún mas fino del lodo.
Los desarenadores y los desilters
separan los sólidos del lodo en un
hidrociclón, un separador en forma
de cono dentro del cual el fluido se
separa de las partículas sólidas por
la fuerza centrífuga. El lodo fluye hacia arriba en movimiento helicoidal a través de cámaras
cónicas, donde las partículas sólidas son lanzadas fuera del lodo, al mismo tiempo, baja agua
adicional por las paredes del cono llevándose las partículas sólidas que se han movido hacia la
pared del cono.
Se pueden utilizar centrífugas adicionales con el
fin de remover grandes cantidades de arcilla
suspendidas en el lodo. Una vez que el lodo está
limpio, se le puede regresar a los tanques para ser
recirculado. Una Centrífuga consiste en un tambor
cónico de alta velocidad y un sistema de tornillo
que se lleva a las partículas más grandes dentro
del tambor a la compuerta de descarga. Se usa
cuando la densidad del lodo debe ser reducida
significativamente, en vez de añadir líquido e
incrementar el volumen.
Las centrífugas también pueden ser utilizadas
para remover partículas del vidrio o plástico que
haya sido usado para mejorar la lubricación o
reducir la densidad en aplicaciones bajo balance.
Este ‘control de sólidos’ realizado por el equipo
de superficie es un aspecto muy importante en el
mantenimiento del lodo.
Los granos finos serán
muy abrasivos y dañinos para equipo como las
bombas de lodo, sarta de perforación, la broca,
etcétera. También es importante para controlar la densidad del lodo; pues si se permite a los
sólidos acumularse, se tendrá como resultado un aumento en la densidad del lodo.
Una medida adicional que puede ser requerida para preparar el lodo para la circulación es
llevada a cabo por el degasser, el cual separa y ventila al lodo de grandes volúmenes de gas y
los conduce a una línea especial donde ser quemados. Recircular un lodo con gas disuelto
puede ser peligroso y reducirá la eficiencia de la bomba y disminuirá la presión hidrostática
necesaria para balancear la presión de formación.
Un separador lodo-gas maneja gas a alta
presión y flujo con seguridad cuando ocurre una patada de pozo.
Un desgasificador de vacío es
más apropiado para separar gas disuelto en el lodo, el cual puede manifestarse mostrando
espuma al aparecer en superficie.
La mayoría de los taladros tiene dos bombas para circular el lodo a presión por el sistema. Los
taladros más pequeños, que taladran pozos menos profundos pueden necesitar sólo una.
Las bombas de perforación pueden ser de dos tipos:
Bombas Dúplex
Estas tienen dos cilindros o cámaras, cada una de las cuales descarga
lodo a presión alternativamente por ambos lados del movimiento del
pistón. Cuando se descarga en un sentido se llena de lodo la cámara
vacía al otro lado del pistón. Cuando el pistón regresa, descarga de este
lado recién llenado mientras va llenando el otro.
Bombas Triplex
Tienen tres cilindros, pero a diferencia de las bombas dúplex, el lodo se
descarga sólo por un lado en la carrera hacia delante. En cada cilindro el
lodo se descarga por el movimiento de empuje del pistón dejando el
espacio tras el pistón vacío. Cuando el pistón va regresando se vuelve a
llenar de lodo la única cámara que será vaciada al moverse el pistón
nuevamente hacia delante.
