informe 4 de laboratorio

4. LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION (PET-217) FILTRADO PRENSA APIBAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION

Las medidas del comportamiento de la filtración y las características del revoque formado sobre

la pared del pozo de un fluido de perforación, son fundamentales para el control y tratamiento

de los fluidos de perforación, así como también varias características del filtrado, como el

contenido de aceite, agua o emulsión. Estos factores se ven afectados por los tipos y

cantidades de sólidos en el fluido y sus interacciones físicas y químicas, las cuales a su turno

se ven afectadas por cambios de temperaturas y presiones. La cantidad de filtrado que pasa

del lodo hacia la formación es muy importante en cuanto a la cantidad como a la calidad del

filtrado. Se efectúa con el instrumento llamado FILTRO PRENSA API, el cual determina el

volumen de líquido que pasa a través de un filtro en un tiempo determinado, cuando está

sometido el sistema a una cierta presión de trabajo.

1.REVOQUE

El revoque (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 (Overbalanced Drilling).

El revoque depende de los siguientes factores:

1. Sólidos (cantidad y tipo), figura 4a

2. Tamaño

3. Forma

4. Distribución y

5. Compresibilidad (la habilidad de deformarse bajo presión)

FILTRADO PRENSA APIBAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION


MUD CAKE

EJEMPLO DE REVOQUES EN FUNCION DEL PORCENTAJE DE LOS SOLIDOS

1.1PROBLEMAS POTENCIALES RELACIONADOS CON EL ESPESOR EXCESIVO DEL

REVOQUE:

1. Puntos apretados en el pozo que causan un arrastre excesivo.

2. Mayor pistoneo debido a la reducción del espacio anular libre.

3. Pegadura por presión diferencial de la columna de perforación debido a la mayor

superficie de contacto y al desarrollo rápido de las fuerzas de adhesión causado por la

tasa de filtración más alta.

4. Dificultades con la cementación primaria debido al desplazamiento inadecuado del

revoque.

5. Mayor dificultad para bajar el revestidor

4. LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION (PET-217) FILTRADO PRENSA APIBAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION 2. FILTRADO

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

de lodo. En un lodo base agua el filtrado lo compone el agua que fluye a través del

revoque hacia la roca permeable. La filtración ocurre cuando cualquier formación

permeable es expuesta al lodo de perforación, a una presión mayor a la presión de

formación. La presión causa que el filtrado fluya a través de la roca y deposite los

sólidos del lodo en la pared del pozo (revoque), como se muestra en la figura 4b.

Por lo tanto, existen dos tipos de problemas; aquellos debidos a la invasión de filtrado

y aquellos debidos a la deposición del revoque.

Los problemas causados por la invasión de filtrado no son problemas de perforación,

sino problemas de evaluación de formación y terminación de pozos.

MUESTRA DE COMO OCURRE EL FILTRADO

CARACTERISTICAS DEL FILTRADO

2.1 PROBLEMAS POTENCIALES RELACIONADOS CON LA INVASIÓN EXCESIVA DE

FILTRADO:


1. Daños a la formación causados por la invasión de filtrado y sólidos. La zona dañada está

ubicada a una profundidad demasiado grande para que pueda ser reparada mediante

perforación o acidificación. Los daños pueden consistir en precipitación de compuestos

insolubles, cambios de humectabilidad, cambios de permeabilidad relativa respecto al aceite o

al gas, taponamiento de la formación por finos o sólidos, y el hinchamiento de las arcillas in-

situ.

2. Prueba inválida de muestreo del fluido de la formación. Las pruebas de flujo del fluido de la

formación pueden dar resultados que se refieren al filtrado y no a los fluidos del yacimiento.

3. Dificultades en la evaluación de la formación causadas por la invasión excesiva de filtrado, la

mala transmisión de las propiedades eléctricas a través de revoques gruesos, y posibles

problemas mecánicos al bajar y recuperar las herramientas de registro. Propiedades erróneas

medidas por las herramientas de registro (midiendo propiedades alteradas por el filtrado en vez

de las propiedades de los fluidos del yacimiento).

4. Las zonas de aceite y gas pueden pasar desapercibidas porque el filtrado está desplazando

a los hidrocarburos, alejándolos del pozo, lo cual dificulta su detección.

La filtración se presenta generalmente según las condiciones de circulación como:

• Filtración dinámica. Que se presenta cuando el fluido circula en el pozo.

• Filtración estática. Que se presenta cuando el fluido se encuentra en reposo.

No hay un método exacto para medir la filtración dinámica por lo tanto la parte del trabajo del

ingeniero se basa en la determinación de la filtración estática mediante pruebas de filtrado. Por

experiencia debe determinarse el valor de los filtrados con que deben trabajarse en el campo

para no tener problemas en la operaciones de perforación sobre todo para zonas de baja

presión, puesto que los filtrados elevados en el agujero pueden causar problemas como el

taponamiento de las arenas o disminución de la producción por la invasión de excesivo filtrado

en zonas productoras o cercanas a éstas. Los revoques dinámicos son más delgados y más

sólidos que los revoques estáticos. A medida que la perforación continúa, el pozo está sujeto a

condiciones dinámicas.

2.2 FILTRACIÓN DINÁMICA

La filtración dinámica es sensiblemente diferente de la filtración estática, muchas veces

con tasas de filtración considerablemente más altas. No existe ninguna correlación

directa entre las medidas de filtración estática de API y ATAP y la filtración dinámica.

La experiencia ha demostrado que un lodo que demuestra buenas características de

filtración estática y estabilidad tendrá un rendimiento satisfactorio bajo las condiciones


reales de perforación, indicando que la pérdida de filtrado dinámica está comprendida

dentro de un rango satisfactorio.

La filtración comienza tan pronto como la barrena expone la roca permeable. Un

sobrebalance de la presión hidrostática causará el flujo inmediato del filtrado dentro de

la formación a una velocidad elevada. A medida que la filtración continúa, los sólidos

más grandes de lodo sellan las formaciones porosas y un revoque empieza a formarse

bajo condiciones dinámicas. El equilibrio del revoque es determinado principalmente

por las características de los sólidos del lodo (tamaño, composición y concentración de

las partículas), y en menor parte por las condiciones hidráulicas (flujo turbulento o

laminar) y la viscosidad del filtrado.

Los revoques dinámicos son más delgados y más sólidos que los revoques estáticos. A

medida que la perforación continúa, el pozo está sujeto a condiciones dinámicas. Una

vez que los portamechas pasan más allá de la formación permeable, las condiciones de

flujo laminar normalmente predominan y las fuerzas de erosión hidráulica disminuyen.

Durante las conexiones y los viajes, las condiciones estáticas depositan un revoque

estático y las tasas de filtración disminuyen (raíz cuadrada del tiempo). Cuando se

reanuda la circulación, el revoque estático depositado sobre el revoque dinámico

comienza a desgastarse (quizás totalmente, según las condiciones hidráulicas) hasta

que se logre de nuevo el equilibrio a una tasa de filtración constante.

Como con la filtración estática, los fluidos y los revoques que contienen una cantidad

suficiente de bentonita de alta calidad producen las más bajas tasas de filtración, los

revoques más delgados y las características globales de filtración más deseables.

2.3 FILTRACIÓN ESTÁTICA

La filtración estática ocurre bajo condiciones estáticas, es decir en cualquier momento

en que el lodo no está circulando. El revoque esta relacionado con problemas de

filtración y perforación. Los factores de interés son: espesor, permeabilidad, lubricidad

y textura del revoque.

El espesor del revoque puede incrementarse con un alto contenido de sólidos en el

lodo y dependiendo de la calidad de estos sólidos la permeabilidad del revoque puede

también ser baja. La baja permeabilidad y una capa delgada del revoque son

situaciones deseadas.

2.3.1 PRUEBAS DE FILTRACION ESTATICA


Estas pruebas son usadas para indicar la calidad del revoque y el volumen de perdida

de fluido de un lodo de perforación bajo condiciones especificas.

Las características de la filtración son afectadas por los tipos de y cantidades de sólidos

y interacciones sus físicas y químicas.

Para la realización del experimento se tienen los equipos mostrados en las figuras 4d y

4e. El primero operado con cartuchos de dióxido de carbono y el segundo operado con

un botellón de aire comprimido.

3. FACTORES QUE AFECTAN LA FILTRACION

3.1 PRESIÓN

Si el medio filtrante es constante la cantidad de filtrado varía con la raíz cuadrada de la presión.

Si el lodo tiene una cantidad de material coloidal adecuado, entonces con el 100% del aumento

de presión la pérdida de fluido (filtrado) no aumentará en más del 10%, en cambio en una

distribución coloidal pobre los resultados son un incremento rápido y elevado en el valor de la

filtración.

3.2 TEMPERATURA

Un aumento en la temperatura produce un incremento en el filtrado. El aumento de la

temperatura disminuye la viscosidad de la fase fluida continua, lo que hace que se pierda más

4. LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION (PET-217) FILTRADO PRENSA APIBAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION fluido si todos los otros factores permanecen constantes, además puede causar que algunas

arcillas se floculen y aumenten el valor de la filtración. Esto puede deberse a cambios en el

medio iónico que rodea a las partículas de arcilla o a cambios en la solubilidad del sistema. A

temperaturas bajas, un aumento de la temperatura puede disminuir el filtrado, permitiendo

mejor hidratación y aumentando la dispersión de las partículas coloidales.

Efecto de la Temperatura en la perdida de filtrado

3.3 DISPERSIÓN

Una adecuada dispersión de las partículas coloidales arcillosas en el lodo, es esencial para un

buen control del filtrado. Cuando se tiene un lodo disperso se tienen grupos de partículas

uniformemente dispersas lo que asegura buenas propiedades de filtración. En cambio cuando

se tiene un lodo floculado se tienen agregados no uniformes de partículas coloidales en

agrupamientos no uniformes, tal situación asegura un filtrado alto.

3.4 TIEMPO

El volumen de filtrado es directamente proporcional a la raíz cuadrada del tiempo de filtración

para una determinada presión y temperatura; si nosotros graficamos el volumen de filtrado (V)

versus la raíz cuadrada del tiempo (t) resulta una linea recta donde sin hacer caso de cualquier

error constante tal error aparece desde el punto donde la línea corta el eje del volumen filtrado

puede encontrarse una expresión matemática que describa esa proporcionalidad. De esta

manera se tiene que éste enunciado reducido a su más simple expresión se escribe como:


El filtrado de acuerdo a las especificaciones API, debe tomarse en treinta minutos. Si el filtrado

se toma en otro tiempo debe reportarse en que tiempo se realizó. Así por ejemplo, si tomamos

un tiempo de prueba de 7,5 minutos tendremos que :

Razón por la cual es común tomar el filtrado a solo 7,5 minutos, teniéndose el filtrado API

producto de éste valor multiplicado por dos para obtener el equivalente a 30 minutos. Este valor

de filtrado a 7,5 y 30 minutos respectivamente en la práctica presenta variaciones, dependiendo

de la naturaleza de los fluidos.

Relación entre la perdida de filtrado y la raíz cuadrada del tiempo


4. FILTRO PRENSA API

Este tipo de filtrado se lo realiza según normas API a las siguientes condiciones:

PRESION = 100 Psi

TEMPERATURA = Temperatura ambiente

FILTRO PRENSA API

Para la prueba API de pérdida de fluido a baja temperatura/ baja presión se emplea un filtro

prensa API estándar, presurizado hasta un diferencial de 100 psi. La presión se puede aplicar

con un medio fluido no peligroso, bien sea gas o líquido, o el nuevo montaje de presión

hidráulica de contrapeso. Debido al riesgo de explosión no se debe usar oxigeno comprimido

como una fuente de presión, pues en presencia de petróleo el oxigeno se puede combinar en

una mezcla explosiva que puede incendiar el filtro.Para obtener resultados correlativos, se

empleará el mismo espesor de un papel de filtro apropiado, de 9 cm, Whatman No. 50, u otro

equivalente.

informe 4 de laboratorio

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