manual de practicas estimulacion 22 de abril de 2014.pdf

Instituto Politcnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniera y Arquitectura

Ciencias de la Tierra

Ingeniera Petrolera

Cuaderno de prcticas de

Estimulacin de Pozos

Ing. Alejo Jimnez Chong Julio 2013

2 Revisin: 1/ago/2013

CONTENIDO

PROLOGO .................................................................................................................................................... 3

MEDIDAS DE SEGURIDAD ............................................................................................................................. 4

PRCTICAS ................................................................................................................................................... 5

1. PRUEBAS DE INMERSIN Y ESTABILIZACIN DE ARCILLAS .......................................................................................... 6

2. CARACTERIZACIN GEOMECNICA DE LA ROCA .................................................................................................... 11

3. CARACTERIZACIN REOLGICA DE LOS FLUIDOS FRACTURANTES .............................................................................. 23

4. EVALUACIN DE AGENTES SUSTENTANTES .......................................................................................................... 31

5. ACIDIFICACIN MATRICIAL. ............................................................................................................................. 35

6. DETERMINACIN DE COEFICIENTE DE PRDIDA INSTANTNEA. ................................................................................ 40


Prologo

Este documento contiene en un cuaderno de las prcticas que se realizan durante el curso de

Estimulacin de Pozos Petroleros, impartido en la carrera de Ingeniera Petrolera en la Escuela

Superior de Ingeniera y Arquitectura unidad Ciencias de la Tierra que es parte del Instituto

Politcnico Nacional en Mxico.

En la estimulacin de pozos petroleros se involucran una serie de tcnicas especiales que requieren

de un control de los materiales involucrados; como lo son los fluidos fracturantes, estabilizadores,

agentes sustentantes, soluciones cidas y el mismo material del yacimiento. Por eso la necesidad del

trabajo de laboratorio para poder valorar las propiedades de todo lo anterior para poder predecir con

mayor exactitud el comportamiento de una campaa de estimulacin.

Con este manual se busca que con este manual el alumno se prepare previamente al desarrollo de

cada una de las prcticas, cuente con una gua durante su desarrollo y un apoyo para realizar su

reporte escrito y as pueda aprovechar al mximo su tiempo en el laboratorio obteniendo un mayor

conocimiento pudiendo observar y analizar los fenmenos estudiados. Para todo esto es necesario

que el alumno tenga conocimiento de los aspectos fundamentales del laboratorio, as como de cada

una de las actividades que realizar y que cuente con conocimientos tericos que fundamentan los

fenmenos que se observarn en cada prctica.

Este manual no incluye todos los procedimientos de laboratorio necesarios para una estimulacin

exitosa, ya que las limitaciones de tiempo, espacio y equipos obligo a seleccionar las siguientes 7

prcticas con las que se pretende que el alumno ampli sus conocimiento y criterio para fortalecer

su formacin profesional.


Medidas de seguridad

Prcticamente en cualquier laboratorio se tiene el riesgo de accidentes, la mayora de poca

importancia, pero algunos de consecuencias graves. Por lo general los accidentes se deben a

descuidos o faltas de atencin en el trabajo. Un cumplimiento riguroso del Reglamento y el

seguimiento de las Medidas de seguridad prevendr directamente la mayora de dichos accidentes y

ayudar indirectamente a los alumnos a adquirir aquellos hbitos de seguridad que les sern de

inestimable valor no slo en el laboratorio, sino en cualquier sitio donde se desarrolle como

profesionista o en la vida cotidiana.

Medidas de seguridad en laboratorio

1. Manipular las sustancias voltiles, inflamables y explosivas en la campana de extraccin.

2. Evitar encender mecheros o generar calor cerca de lugares donde se manipulen materiales inflamables, no manipular equipos que trabajen a altas temperaturas

sin proteccin y cuando se ocupen parrillas de calentamiento evitar trabajar a

temperaturas muy altas.

3. Rotular siempre el material o muestras con que se est trabajando; indicando sus caractersticas adems de fecha de preparacin y nombre de los responsables.

4. Investigar la peligrosidad de cada uno de los reactivos a utilizar en cada prctica para minimizar los riesgos.

5. Usar siempre bata de algodn de talla apropiada, manga larga, que cubra al menos 10 cm debajo de la cintura, correctamente abotonada y limpia, de

preferencia blanca. Cuando se realicen procedimientos que puedan exponer los

ojos a partculas rpidas o cualquier accin que pueda lesionar los ojos usar

lentes de seguridad. Cuando se usen reactivos txicos, corrosivos o se lave el

material que estuvo en contacto con estos reactivos usar guantes de ltex.

Cuando se manipulen objetos punzocortantes o a altas temperaturas usar guantes

de carnaza u otros apropiados.

6. Las disoluciones de los cidos concentrados debe efectuarse aadiendo la disolucin concentrada al agua, nunca a la inversa.

7. En caso que una sustancia qumica entre en contacto con la piel, debe lavarse la zona afectada con abundante agua durante 15 minutos.

8. No trabajar bajo la zona de la regadera o en la proximidad del extintor para garantizar un libre y pronto acceso ellos.

9. Mientras est trabajando algn dispositivo que produzca vibraciones en la mesa de trabajo se deber comprobar constantemente la estabilidad de los dems

objetos ubicados en la mesa.

10. En caso de tener algn accidente en el laboratorio avisar rpidamente a su profesor.


Prcticas


1. Pruebas de inmersin y estabilizacin de arcillas

Objetivos

Evaluar el comportamiento de soluciones estabilizadoras de arcillas comnmente utilizadas en

estimulacin de pozos.

Antecedentes tericos

Inestabilidad de arcillas

Dispersin y expansin de arcillas

Caractersticas de un estabilizador de arcillas

Tratamiento de estabilizacin

Material y equipo a emplear

Equipo Material

8 Tubos de centrfuga

1 Centrfuga

1 Probeta graduada

1 Bscula

1 Alambre de acero

1Gradilla

7 Frascos de vidrio

4 Barras de vidrio

Salmuera 50,000 ppm de NaCl.

Solucin de KCl al 5%

Solucin de KCl al 9%

Solucin de Al(OH) al 5%

Solucin de Al(OH) al 9%

Solucin de CaCl2 al 5%

Solucin de CaCl2 al 9%

Agua destilada

Arcilla montmorilonitica

Cinta adhesiva

Procedimiento

1. Saturacin de arcilla

En este paso se preparar la arcilla saturndola con salmuera para simular las condiciones en las

que se encontrara dentro de la formacin geolgica

a. Se vierte salmuera (50,000 ppm de NaCl) en un tubo de centrfuga hasta

aproximadamente la mitad de su capacidad,

b. Agregar cuidadosamente 2.0g de bentonita al tubo

c. Aforar el tubo con salmuera hasta 10ml, agitar el tubo manualmente hasta lograr una

completa dispersin de la arcilla.

d. Centrifugar durante 15min a 1400rpm

e. Una vez centrifugado tomar lectura del volumen que ocupa la arcilla.

2. Aplicacin del agente inhibidor


Seis tubos con arcillas se impregnaran de distintos agentes inhibidores en distintas

concentraciones. A un tubo se les aplicar agua. Otro tubo se dejara como testigo con solucin

de NaCl

a. Vaciar la salmuera de los tubos

b. Remover la arcilla depositada en el fondo con ayuda de una barrita de acero

c. Seis de los tubos se aforan hasta 10ml con las distintas soluciones de estabilizadores,

uno de ellos se afora con agua destilada y el octavo se afora nuevamente con la

salmuera de NaCl

d. Agitar manualmente hasta lograr la completa dispersin de la arcilla.

e. Centrifugar durante 15min a 1400rpm

f. Tomar lectura del volumen de arcilla.

3. Expansin de las arcillas con agua.

Las arcillas impregnadas con los correspondientes inhibidores sern sometidas a saturacin con

agua con lo tendern a expandirse. En este paso se medir la eficacia de los inhibidores, a

distintas concentraciones, comparado las arcillas saturadas con inhibidor con los tubos testigo

que contienen agua y salmuera de NaCl



c. Aforar hasta 10ml con agua




4. Segunda saturacin con salmuera

La arcilla que ya estuvo en contacto con agua produciendo expansin an se encuentra

impregnada en menor concentracin con su correspondiente inhibidor. En esta fase se satura la

arcilla con salmuera previamente a otra fase de expansin con agua

a. Vaciar las soluciones de los tubos


c. Aforar hasta 10ml con salmuera de NaCl




5. Segunda expansin de las arcillas con agua.

Al igual que en el paso 4 se provoca una expansin con agua de la arcilla para medir la eficacia

del inhibidor a una nueva expansin.



c. Aforar hasta 10ml con agua





Resultados

Fase de prueba

Volumen de arcilla para distintas concentraciones de inhibidores [cm] Observaciones

KCl Al(OH) CaCl2 H2O NaCl

5% 9% 5% 9% 5% 9% 5%

1

2

3

4

5

Anlisis de resultados

En un diagrama de barras se observa la evolucin de la prueba para los distintos inhibidores

en las fases de la prueba.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

KCl 5% KCl 9% Al(OH) 5% Al(OH) 9% CaCl2 5% CaCl2 9% H2O NaCl 5%

Volumen de arcilla para distintas concentraciones de inhibidores [cm]

Fase 1 (saturacin) Fase 2 (inhibidor) Fase 3 (1er expansin)

Fase 4 (2a saturacin) Fase 5 (2da expansin)


Una vez que se llen la tabla y la grfica elabore una lista de observaciones por inhibidor,

primero, y de forma general, despus.

NaCl

Al(OH)

CaCl

H2O

KCl


Cuestionario

1. Cmo se da el fenmeno de expansin de arcillas?

2. Qu tipo de arcillas presentan mayor expansin y porqu?

3. Cmo funciona desde el punto de vista fisicoqumico un inhibidor de arcillas?

4. Durante la perforacin como se controla el fenmeno de expansin de arcillas?

5. En un pozo petrolero que tipo de operaciones puede causar la expansin de las arcilla?

6. Cmo se controla la expansin de arcillas en los casos que expuso en la pregunta

anterior?

7. En el desarrollo de la prueba de laboratorio qu diferencias encuentra con los distintos

inhibidores?

8. Con respecto a la eficacia de los distintos inhibidores Qu observa despus de la

segunda ronda de expansin?

9. Describa el comportamiento de la arcilla que estaban en los tubos sin inhibidor

10. Cmo clasificara el dao causado por las arcillas en un pozo?


2. Caracterizacin geomecnica de la roca

Objetivos

Obtener: el mdulo elstico, resistencia a la tensin y resistencia a la compresin de muestras de

rocas


Principales parmetros geomecnicos de la roca

Pruebas mecnicas a la roca

Aspectos geolgicos que influyen en las caractersticas geomecnicas de la roca

Influencia de la geomecnica en la estimulacin de pozos


Equipo Material

Marco de carga con control de velocidad de

carga y velocidad de deformacin

Platinas de acero

Micrmetro

Soporte de micrmetro

6 Vasos de precipitados de 600ml

Balanza

Calibrador vernier

Muestras de roca de yacimientos

Agua Destilada

Procedimiento

Este procedimiento consiste de dos etapas donde se probarn muestras cilndricas: En la

primera se somete la roca a compresin en su seccin transversal mientras se registran los

incrementos de esfuerzo con sus correspondientes deformaciones hasta la falla, con lo que

se obtendr la resistencia de la roca a la compresin y el mdulo elstico. En la segunda

etapa se someter la roca a una fuerza de compresin a los largo de la muestra provocando

una falla de tensin en su dimetro, obteniendo as la resistencia a la tensin.

Se requerirn 8 muestras de la misma roca; 4 de ellas obtenidas de forma vertical y 4 de

forma horizontal, dos de las obtenidas verticalmente y dos horizontalmente se saturaran con


agua durante al menos 240 hr antes de la prueba; las rocas restantes deben estar totalmente

secas.

Se probarn cuatro muestras a compresin uniaxial y cuatro a tensin indirecta.

1. Prueba de compresin uniaxial

1.1. Preparacin

1.1.1. Con ayuda del calibrador determinar las dimensiones de la muestra.

1.1.2. Pesar la muestra

1.1.3. Elaborar un esquema de la estructura interna (foliaciones).

1.1.4. Situar la muestra en el marco de carga entre las dos platinas de acero de forma

vertical.

1.1.5. Instalar el micrmetro con ayuda de su soporte de tal manera que se registre la

deformacin mientras se incrementa el esfuerzo.

1.1.6. Aplicar una mnima cantidad de carga

1.1.7. Llevar el micrmetro a cero o en su defecto a una lectura inicial de referencia.

1.1.8. Colocar la proteccin alrededor de la muestra.

1.2. Prueba

1.2.1. Iniciar la carga a una velocidad constante mientras se incrementa la carga

1.2.2. Registrar los incrementos de esfuerzo y sus correspondientes deformaciones

1.2.3. Continuar la carga y los registros hasta la falla registrando el esfuerzo

correspondiente a la falla

1.3. Realizar un esquema de la falla.

2. Prueba de tensin indirecta

2.1. Preparacin

2.1.1. Con ayuda del calibrador determinar las dimensiones de la muestra.

2.1.2. Pesar la muestra

2.1.3. Elaborar un esquema de la estructura interna (foliaciones).

2.1.4. Situar la muestra en el marco de carga entre las dos platinas de acero de forma

horizontal

2.2. Prueba

2.2.1. Iniciar la carga a una velocidad constante mientras se incrementa la carga

2.2.2. Continuar la carga hasta la falla registrando la fuerza correspondiente a la falla

2.3. Realizar un esquema de la falla.


Resultados

Prueba 1 de compresin uniaxial a muestra horizontal seca

Esquema antes de prueba

Longitud:

Dimetro:

Peso:

Lectura inicial:

Lectura Fuerza Lectura en micrmetro

[#] [ ] [ ]

1

2 3

4 5 6

7 8

Esquema de la falla

9

10 11 12

13 14 15

16 17 18

19 20 21


Prueba 1 de compresin uniaxial a muestra horizontal saturada


Longitud:

Dimetro:

Peso:

Lectura inicial:


[#] [ ] [ ]

1

2 3

4 5 6

7 8

Esquema de la falla

9

10 11 12

13 14 15

16 17 18

19 20 21


Prueba 1 de compresin uniaxial a muestra vertical seca


Longitud:

Dimetro:

Peso:

Lectura inicial:


[#] [ ] [ ]

1

2 3

4 5 6

7 8

Esquema de la falla

9

10 11 12

13 14 15

16 17 18

19 20 21


Prueba 1 de compresin uniaxial a muestra vertical saturada


Longitud:

Dimetro:

Peso:

Lectura inicial:


[#] [ ] [ ]

1

2 3

4 5 6

7 8

Esquema de la falla

9

10 11 12

13 14 15

16 17 18

19 20 21


Prueba 5 de tensin indirecta a muestra horizontal seca

Longitud: Dimetro: Peso:

Fuerza de falla


Esquema de falla

Prueba 6 de tensin indirecta a muestra horizontal saturada


Fuerza de falla


Esquema de falla


Prueba 7 de tensin indirecta a muestra vertical seca


Fuerza de falla


Esquema de falla

Prueba 8 de tensin indirecta a muestra vertical saturada


Fuerza de falla


Esquema de falla


Anlisis

En las pruebas de compresin calcule los esfuerzos axiales () y deformacin unitaria ()

para cada incremento de esfuerzo:

=

y =

siendo F fuerza axial, A rea transversal, deformacin y

l longitud inicial

Incremento Horizontal seca Horizontal saturada Vertical seca Vertical saturada

[ # ] [ ] [ ] [ ] [ ]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21


Graficar la trayectoria de esfuerzo y deformacin y marcar la resistencia a la compresin

(Sc) para cada muestra probada

Observar en las curvas de vs la tendencia, si tienen una tendencia lineal obtener el

mdulo elstico (E) calculando la pendiente correspondiente, si la tendencia no es lineal se

procede a calcular el modulo elstico al 50% de la resistencia a la compresin (E50)

trazando una lnea tangente a la mitad del esfuerzo de falla y obtenindola pendiente

correspondiente.

Calcular la resistencia a la tensin (St) para las cuatro pruebas de tensin indirecta

=2

Donde:

P fuerza de falla l longitud de la muestra d dimetro de la muestra


Caractersticas geomecnicas obtenidas

Prueba Condiciones

St Sc E

[ ] [ ] [ ]

1 y 5 Horizontal seca

2 y 6 Horizontal

saturada

3 y 7 Vertical seca

4 y 8 Vertical

saturada

Observaciones:


Cuestionario

1. Qu es una prueba triaxial a la roca?

2. Cmo se determina la resistencia al esfuerzo cortante en la roca?

3. Qu otros parmetros de caracterizacin geomecnica existen?

4. Qu influencia tiene la saturacin en la resistencia de la roca?

5. Cmo se determina la relacin de Poisson?

6. Qu parmetros geomecnicos se pueden obtener con registros geofsicos?

7. Cmo influye la orientacin en los parmetros geomecnicos?

8. Qu son los esfuerzos tectnicos y cmo influyen en la resistencia?

9. La presin de sobrecarga influye en la resistencia de la roca?

10. Cul es la importancia de la caracterizacin geomecnica en la estimulacin de pozos?


3. Caracterizacin reolgica de los fluidos fracturantes

Objetivos

Preparar un fluido fracturante bsico y obtener sus parmetros reolgicos


Clasificacin mecnica de los fluidos

Viscosidad

Variacin de la viscosidad con la temperatura

Ley de potencia de los fluidos


Equipo Material

Viscosmetro Fann 35

Termocopa

Termmetros

Dispersores

Cronmetro

Frascos de vidrio

Balanza

Esptula

Agua Destilada

Cloruro de potasio (inhibidor)

Carboximetilcelulosa (viscosificante)

Harina slica (reductor de filtrado)

Sulfato bsico de cromo (gelante)

Procedimiento

Se elaboraran 12 fluidos distintos para observar como los componentes afectan la reologa,

estos se describen en la tabla 3.1

1. Elaboracin del fluido fracturante

1.1. En el vaso del dispersor colocar 350cm de agua y comenzar la dispersin.

1.2. Agregar lentamente el carboximetilcelusosa (CMC) con respecto al peso del agua.

1.3. Agregar el cloruro de potasio (KCl) con respecto al peso del agua.

1.4. Mantener el fluido en el dispersor encendido por 10min.

1.5. Agregar el reductor de prdida de filtrado.

1.6. Agregar gelante.


1.7. Mantener el fluido en el dispersar encendido por al menos 2min antes de probarlo con el

viscosmetro.

Tabla 3.1 Proporciones de los fluidos fracturantes

Fluido Agua Carboximetil

celulosa (CMC) (viscosificante)

Cloruro de potasio (KCl) (inhibidor de

arcillas)

Harina slica (sf) (Reductor de

prdida de filtrado)

Sulfato bsico de cromo (bsc)

(gelante)

[#] [cm] [%] [%] [%] [%]

1 350 1.00 0 0 0

2 350 1.00 2 0 0

3 350 1.00 2 0.5 0

4 350 1.00 2 0.5 0.1

5 350 1.25 0 0 0

6 350 1.25 2 0 0

7 350 1.25 2 0.5 0

8 350 1.25 2 0.5 0.1

9 350 1.50 0 0 0

10 350 1.50 2 0 0

11 350 1.50 2 0.5 0

12 350 1.50 2 0.5 0.1

NOTA: Los porcentajes se calculan con respecto al peso del agua. Ejemplo; para el fluido 7 se agregarn 5.25g de CMC, 7g de KCl y 1.75g de sf.

2. Determinacin de parmetros mecnicos a temperatura ambiente

2.1. La muestra se vierte en el vaso metlico con el rotor girando a 3 RPM hasta que el nivel

alcance la lnea indicadora del rotor cuidando que el espacio anular quede invadido por el

fluido, se prolonga la velocidad de 3 RPM por 2 minutos ms.

2.2. Encender el viscosmetro y variar la velocidad de corte en 600, 300, 200, 100, 6 y 3 RPM

tomando lecturas de la deflexin del dial.

3. Determinacin de parmetros mecnicos

3.1. Se calientan previamente el vaso metlico, el cilindro fijo, el rotor y el fluido a la

temperatura programada.

3.2. Secar rpidamente las partes calentadas y montarlas en el viscosmetro.

3.3. La muestra se vierte inmediatamente en el vaso metlico con el rotor girando a 3 RPM

hasta que el nivel alcance la lnea indicadora del rotor cuidando que el espacio anular

quede invadido por el fluido, se prolonga la velocidad de 3 RPM por 2 minutos ms.

3.4. Encender el viscosmetro y variar la velocidad de corte en 600, 300, 200, 100, 6 y 3 RPM

tomando lecturas de la deflexin del dial.


Resultados

Temperatura ambiente [C]

Velocidad angular

Deflexin angular

[RPM] []

Fluido Fluido Fluido Fluido Fluido Fluido Fluido Fluido Fluido

1 2 3 5 6 7 9 10 11

600

300

200

100

6

3

Temperatura de yacimiento [C]

Velocidad angular

Deflexin angular

[RPM] []


1 2 3 5 6 7 9 10 11

600

300

200

100

6

3


Temperatura ambiente [C]

Velocidad angular

Velocidad angular


1 2 3 5 6 7 9 10 11

600

300

200

100

6

3

Temperatura de yacimiento [C]

Velocidad an+gular

Velocidad angular

[dina/cm] [s-1]


1 2 3 5 6 7 9 10 11

600

300

200

100

6

3


Anlisis

Calcule los distintos ndices que definen la ley de potencia para los fluidos probados:

=log 1 log 2log 1 log 2

=11

Para unidades de campo con datos obtenidos por el FANN-35

= 3.32 log600300

= 600

1022 [

100 2]

Fluido Composicin n K n K

[#] [%CMC-%KCl-%sf-%bsc] [dina/cm] [lb/100ft]

1 1 0 0 0

2 1 2 0 0

3 1 2 0.5 0

5 1.25 0 0 0

6 1.25 2 0 0

7 1.25 2 0.5 0

9 1.5 0 0 0

10 1.5 2 0 0

11 1.5 2 0.5 0


Observaciones:


Cuestionario

1. Qu es un fluido fracturante?

2. Qu caractersticas debe tener un fluido fracturante?

3. Cmo se clasifican los fluidos fracturantes?

4. Qu componentes debe tener un fluido fracturante?

5. Mencione 5 distintos viscosificantes empleados en la elaboracin de fluidos fracturantes

6. Como afecta la temperatura en los parmetros mecnicos del fluido fracturante

7. Describa detalladamente que es la ley de potencia

8. Que es el ndice de comportamiento de flujo?

9. Qu es el ndice de consistencia?

10. Cmo se clasifican reologicamente los fluidos preparados en esta prctica?


4. Evaluacin de agentes sustentantes

Objetivos

Determinar las principales propiedades de los agentes sustentantes empleados en el fracturamiento

hidrulico.


Agentes sustentantes

Granulometra y curva granulomtrica

Caractersticas principales de los agentes sustentantes

o Densidad de las arenas

o Redondez y esfericidad de arenas

o Granulometra

o Solubilidad de la arena


Equipo Material

1 Juego de mallas granulomtricas

1 Agitador mecnico

1 Microscopo

1 Vidrio de reloj

1 Balanza con precisin de 0.01g

1 Balanza con precisin de 1g

1 Probeta de 10 ml

1Botella Babcock o matraz Le chateliere

1 Crisol de porcelana

1 Vaso de precipitados de 100 ml

1 Bao de control de temperatura

1 Piceta

1 Cucharilla para muestras

1 Celda para aplastamiento

1 Marco de carga

Papel filtro

Solucin de cido de HF-HCl

Muestras de agentes sustentante

Agua destilada


Procedimiento

La prueba consiste en 5 determinaciones, las cuales se enlistan a continuacin

1. Distribucin granulomtrica.

1.1. Apilar los tamices en una columna descendente segn su nmero identificador (los de

mayor abertura sobre los de menor abertura), dejando la charola debajo de la columna de

tamices.

1.2. Pesar una muestra representativa del material sustentante (aproximadamente 100g)

1.3. Colocar la muestra en el tamiz superior de la columna y taparla.

1.4. Montar la columna en el agitador mecnico y activarlo por 30 minutos.

1.5. Desmontar la columna de tamices y pesar el porcentaje acumulado en cada uno.

2. Esfericidad y redondez

2.1. Tomar una muestra representativa de 20 partculas de material sustentante.

2.2. Comparar visualmente con ayuda del microscopio cada partcula con el diagrama de

Krumbein y tomar lectura de la esfericidad y redondez aproximada de cada partcula.

3. Densidad relativa y densidad bruta

3.1. Aforar la botella de Babcock (o el matraz Le Chateliere) con agua destilada hasta 0 cm y

determinar la masa de la botella con agua destilada y determinar la masa de la botella con

agua.

3.2. Agregar agente sustentante de una muestra representativa a la botella (o matraz Le-

Chateliere) hasta que el nivel del agua desplazada alcance el lmite de la escala de volumen

y determinar la masa de la botella con agua destilada y determinar la masa de la botella con

agua y agente.

3.3. En la probeta de 10 ml vaca de masa conocida agregar agente hasta que se llegue al final

de la escala de volumen y se determina la masa de la probeta con el agente.

4. Solubilidad en HCl

4.1. En un vaso de precipitados de 100ml colocar 10g de una muestra representativa de agente

sustentante

4.2. Agregar lentamente la solucin de cido hasta que cubra la totalidad de la muestra de

agente.

4.3. En la campana extractora calentar el vaso con el cido y el agente, mientras se agita

frecuentemente por 30 minutos.

4.4. Enjuagar el cido con agua destilada en el vaso de precipitados con ayuda de una piceta y

otro vaso de precipitados decantando el cido repetidamente.

4.5. Se filtra con el papel filtro hacia el crisol de porcelana.

4.6. Calentar a 110C por 24hr.

4.7. Pesar el agente sustentante despus de que se enfri.

5. Resistencia al aplastamiento

5.1. Separar de la malla 40 la cantidad de agente sustentante necesaria para que se forme una

columna en el interior de la celda de aplastamiento de 1 cm

5.2. Colocar sin apretar, ni golpear ni agitar el agente sustentante dentro de la celda de

aplastamiento

5.3. Llevar la celda de aplastamiento al marco de carga.

5.4. Colocar el pistn en la celda


5.5. Aplicar carga a la celda a una velocidad de 2000 psi/min hasta alcanzar 14000psi

5.6. Mantener la presin por 2 minutos

5.7. Liberar la presin

5.8. Retitrar cuidadosamente la muestra de la celda transfirindola al tamiz 40 con la charola

abajo

5.9. Determinar la masa del sustentante que se retiene en el tamiz 40 y el que pasa a la charola

Tipo de lecturas o registros que se obtendrn

1. Distribucin granulomtrica.

1.1. Masa del total de la muestra representativa del material sustentante.

1.2. Tiempo de agitacin.

1.3. Masa acumulada en cada tamiz.

2. Esfericidad y redondez

2.1. Valores de esfericidad de redondez de cada una de las 50 partculas de la muestra.

3. Densidad

3.1. Aforo y masa de la botella de Babcock con agua destilada y de la botella con agua y

agente.

3.2. Masa de la probeta vaca y masa de la probeta con agente sustentante.

4. Solubilidad en HCl

4.1. Masa de la muestra representativa de agente sustentante antes y despus de la prueba

Aplicacin de las lecturas y registros

Trazar la curva granulomtrica del material sustentante y determinar: densidad verdadera, densidad

bruta, esfericidad y redondez representativas, porcentaje de solubilidad en HCl.

Observar los resultados obtenidos por los otros equipos de trabajo e interpretar las variaciones de

los resultados analizando las posibles causa de estos. As como los errores o fallas que se cometen

durante las determinaciones.


Diagrama de Krumbein

Abertura

(mm)

Denominacin Abertura

(mm)

Denominacin Abertura

(mm)

Denominacin

4.750 4 0.710 25 0.125 120

3.350 6 0.599 30 0.104 140

2.810 7 0.500 35 0.089 170

2.380 8 0.422 40 0.075 200

2.000 10 0.354 45 0.066 230

1.680 12 0.297 50 0.053 270

1.400 14 0.251 60 0.044 325

1.200 16 0.211 70 0.037 400

1.000 18 0.178 80 0.025 500

0.853 20 0.152 100 0.020 635

Abertura estandar en tamices de laboratorio

para determinaciones granulomtricas


5. Acidificacin matricial.

Objetivos

Preparar soluciones acidificantes estableciendo su normalidad, que se durante las estimulaciones y

evaluar su comportamiento sobre las rocas de la formacin.


Normalidad y peso equivalente

Titulacin y punto de equivalencia

Sustancias cidas empleadas en la acidificacin de estimulaciones y su preparacin.

Escala Baum

Rocas sedimentarias (Caliza, Doloma y Arenisca) y su solubilidad respecto a diferentes

sistemas cidos


Equipo Material

4 Vasos de precipitados de 200 ml

2 Matraces Erlenmeyer

2 Probetas graduadas de 100 ml


1 Probeta de 500

1 Mortero con pistilo

2 Buretas

1 Soporte universal

2 Pipetas

1 Varillas de vidrio

1 Esptula

1 Balanza analtica

1 Termmetro

1 Densmetro

1 probeta de 10 ml

1 embudo para bureta

1 Dispersor magntico

Carbonato de sodio

Rojo de metilo

Agua destilada

Hidrxido de sodio

cido clorhdrico

Bifluoruro de amonio

Caliza

Doloma

Mrmol


Procedimiento

1. Preparacin de sistemas cidos

1.1 Determinacin de la concentracin de la muestra

1.1.1 Con el densmetro se determina la densidad del cido concentrado

1.1.2 Registrar la temperatura a la que se registra la densidad.

1.1.3 Corregir el valor de la densidad para normalizarla a 60F a partir de la tabla de

correccin.

1.1.4 Utilizando las siguientes relaciones estime el porciento en peso de HCl

concentrado (PHCl)

Para:Be19: Be = 0.600 PHCl + 1.2

1.2 Prepare una solucin de HCl a un determinado porcentaje con ayuda de la Carta para

diluir cido.

1.3 Prepare una solucin de cido clorhdrico y de bifluoruro de amonio a partir de balance

de materia de acuerdo a la tabla correspondiente.

2. Acidificacin matricial

2.1 Pesar 5 gramos de roca caliza y colocarla en un vaso de precipitado.

2.2 Aadir a esta muestra un exceso aproximado de 50 ml del sistema cido diseado en el

paso 2.3.

2.3 Observar la reaccin a temperatura ambiente, hasta que cese cualquier manifestacin de

la reaccin.

3. Valoracin del sistema cido

3.1 Preparar de una solucin de NaOH 0.5N, pese 4g de NaOH, disuelva con el mnimo de

agua destilada en el vaso de 100ml vierta a la probeta de 200ml afore hasta 200 ml.

3.2 Despus de que ha cesado toda reaccin de la roca en el sistema acido, tomar una

muestra de 3ml del sistema en el que reaccion la roca en un matraz, agregar agua

destilada hasta aproximadamente 50 ml y adicionar 2 gotas del indicador rojo de

metilo en alcohol.

3.3 Titular con solucin estndar de hidrxido de sodio 0.5N, hasta el punto final indicado

por el cambio de color en la solucin de violeta a ambar.

3.4 Determine la normalidad del sistema cido

3.4.1 Mida 5 ml del sistema y vierta en el matraz

3.4.2 Agregue agua destilada hasta aproximadamente 50 ml

3.4.3 Adicione 5 gotas del indicador

3.4.4 Titule con la solucin de NaOH 0.5N hasta llegar al vire de color

3.5 Valoracin del sistema cido

3.5.1 Pesar 150 mg de Na2CO3 y disolver en un matraz en aproximadamente 50ml de

agua destilada

3.5.2 Agregar 5 gotas de indicador

3.5.3 Titular el sistema cido


NOTAS

Tener especial cuidado al momento de preparar las soluciones acidas, al momento de

disolver el cido agregar el cido al agua y no en viceversa.

No exceder el nmero de gotas de indicador expresado en esta practica, debido a que podra

tardar ms la titulacin y requerira volmenes mayores.

Para obtener resultados ms precisos, durante la titulacin el goteo debe ser lento y se

deber agitar muy suavemente el matraz Erlenmeyer.



Densidad del cido concentrado

Temperatura del cido al determinar la densidad


Descripcin de las observaciones de las reacciones, de los productos de las reacciones y

la cuantificacin, en porciento de prdida de peso, de la solubilidad de las muestras en

el cido clorhdrico.

3. Volmenes para titular las soluciones


1. Preparacin de sistema acido

Obtener la concentracin del cido concentrado con la tabla de correccin

Con la grfica obtener el volumen de cido concentrado para preparar un acido al 28%

Con la tabla determinar volmenes y masa para preparar el sistema acido


Determinacin de valores de correccin de concentracin por temperatura

Densidad corregida

Determinacin de la concentracin del cido concentrado

Volumen para preparacin de una solucin de cido a menor concentracin

Balance de materia para preparacin de soluciones.


Valoracin del sistema cido

La normalidad del sistema cido se calcula de la siguiente manera


=

Con los datos obtenidos en el 2.4

La solubilidad se determina de acuerdo a la siguiente expresin con datos obtenidos

en punto 3

% =

sin

(0.5)

Tabla de correccin por temperatura para determinar

la densidad de una solucin de HCl a 60F

Densidad Factor de

correccin

Densidad Factor de

correccin

[Be] [Be] [g/cm] [g/cm]

2 0.01 1.014 0.0001

4 0.02 1.028 0.0001

6 0.02 1.043 0.0002

8 0.02 1.058 0.0002

10 0.03 1.074 0.0002

12 0.03 1.090 0.0002

14 0.03 1.107 0.0003

16 0.03 1.124 0.0003

18 0.04 1.142 0.0003

20 0.04 1.160 0.0003

22 0.04 1.179 0.0004

24 0.04 1.198 0.0004

INDICACIONES

Seleccionar el valor ms cercano a la densidad determinada (Be o g/cm)

Si la temperatura a la cual se tom la densidad es mayor a 60F sumar al valor de la densidad el

factor de correccin correspondiente por cada

grado de temperatura arriba de 60 F

Si la temperatura a la cual se tom la densidad es menor a 60F restar al valor de la densidad el

factor de correccin correspondiente por cada

grado de temperatura arriba de 60 F


Cantidades para preparar soluciones de cido clorhdrico y bifluoruro de amonio

Concentracin HCl al 28% NH4HF2 H2O

[%-%] [ml] [g] [ml]

12-3 492.00 45.70 418.00

11-4 488.70 61.00 391.70

10-5 486.00 76.00 365.50

17-3 658.90 45.70 227.00

16-4 655.60 61.00 200.70

15-5 652.00 76.00 174.00


6. Determinacin de coeficiente de prdida instantnea.

Objetivos

A partir de una prueba de filtracin obtener el coeficiente de perdida instantnea y la pendiente de

la recta Vvs


o Coeficiente de prdida instantnea

o Coeficiente de prdida paulatina

o Filtro prensa API

o Efectos de los coeficientes de prdida en el fracturamiento


Equipo Material

1 Probeta de 50ml


1 cronmetro

1 filtro prensa API

Muestras de fluido fracturante

Procedimiento

4. Ensamblar la celda del filtro segn el esquema

5. Regular la salida del tanque de nitrgeno que abastece la celda a 100 libras/pulg2 de presin

mientras que las vlvulas que abastecen de presin la celda permanecen cerradas

6. Verter fluido fracturante en la celda del filtro prensa dejando un bordo libre de un cuarto de

pulgada

7. Colocar la celda en su soporte as como la tapa presionando el tornillo T que se encuentra

sobre la celda

8. Colocar la probeta bajo la celda


9. Abrir la vlvula que abastece de presin a la celda, tome las primeras 3 o 4 lecturas y

verifique que la presin sea de 100 lb/pulg

10. Contine tomando lecturas.

11. Una vez tomadas las lecturas desmonte la celda, ANTES DE DESMONTAR LA CELDA

LIBERE LA PRESIN A TRAVS DE LA VVULA DE ALIVIO.


Volumen filtrado acumulado a los siguientes tiempos: 5s, 15s, 30s, 1min, 5 min, 7.5min, 15min,

30min, 60min, 90min, 120min (si la probeta se llena antes de tomar las lecturas termine la

prueba).


Obtener las grficasVvst en escala raz cuadrada en el eje horizontal (t) para cada fluido.

De cada grfica obtener la pendiente de la recta (m) y el coeficiente de prdida

paulatina.

Comparar y analizar los comportamientos observados.

manual de practicas estimulacion 22 de abril de 2014.pdf

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