Pruebas de laboratorioLas principales pruebas de laboratorio que se deben aplicar a los fluidos de perforacin, as como lo que se busca con tales pruebas son las siguientes:

Densidad: Balanza de lodos Objetivo Mtodo para determinar el peso de un volumen de lquido. La densidad del lodo se puede expresar en libras por galn (lbm/gal), libras por pie cbico (lbm/pie3), gramos por centmetro cbico (g/cm3) o kilogramos por metro cbico (Kg/m3). La necesidad de determinar el peso del fluido de perforacin se explica en el captulo Definicin y Funciones Principales de los fluidos de perforacin.

Ejemplo Densidad fluido de perforacin. = 12 lb/gal (1.44 g/cm3 ) o (peso especfico). 1.44

Equipo 1. Balanza de lodos: es el instrumento que se usa generalmente para determinar el peso del lodo; permite mediciones con una precisin de 0.1 lbm/gal y esta diseada de tal modo que la taza de lodo, que est en un extremo del astil, se puede balancear con un contrapeso fijo en el otro extremo, y tiene un mecanismo de desplazamiento (jinete) que se mueve a lo largo de una escala graduada. El astil est provisto de un nivel tipo burbuja que permite un balance preciso. 2. Jarro de lodos graduado 1 cuarto de galn (946 cm3). 3. Termmetro: 32 a 220F (0 a 105C).

Procedimiento 1. Colocar el pedestal de base o caja portadora sobre una superficie plana y a nivel. 2. Tomar una muestra de fluido. 3. Medir y registrar la temperatura de la muestra; Transferir la muestra al jarro de la balanza de lodo. 4. Golpear suavemente el costado del jarro de la balanza de lodo con la tapa del jarro para hacer salir aire o gas atrapado.

Nota: Si hubiera aire o gas atrapado, usar la balanza de densidad de fluido bajo presin para determinar el peso del lodo. El procedimiento para usar la balanza de densidad de fluido bajo presin sigue a continuacin de este procedimiento. 5. Colocar la tapa en la taza de la balanza de lodo con un movimiento de torsin y asegurarse de que algo de la muestra de prueba sea expulsado por el agujero de ventilacin de la tapa. Nota: Sumergir la tapa en la muestra de fluido contribuye a un cierre ms seguro. 6. Tapar con un dedo el agujero de ventilacin y limpiar la balanza con agua, aceite base, o Solvente. Limpiar cualquier exceso de agua, aceite base, o solvente. 7. Calzar el borde agudo de la balanza en el fulcro de apoyo y equilibrar la balanza haciendo correr el cursor a lo largo del brazo. Nota: La balanza est nivelada cuando la lnea en el vidrio del visor est centrada sobre la Burbuja. 8. Registrar la densidad del costado del cursor ms prximo a la taza de la balanza (la flecha del cursor apunta a este lado). Registrar la medicin con precisin de 0.1 lb/gal, 1 lb/pie3 , 0.01 g/cm3 , 10.0 lb/pulg2 /1,000 pies.

Procedimiento de calibracin. Se debe calibrar el instrumento frecuentemente con agua dulce. El agua dulce debe dar una lectura de 8.3 lbm/gal o 62.3lbm/pie3 (1000Kg/cm3) a 70F (21C). Si no es as, ajuste el tornillo de balanceo, o la cantidad de carga de plomo que se requiere, en el pozo ubicado en el extremo del brazo graduado (astil).

Propiedades reolgicas: Embudo de Marsh Objetivo Usar un embudo de Marsh para obtener el valor de viscosidad de un fluido de perforacin o de completamiento / Workover. Este sistema de medicin de la viscosidad de los fluidos, sirve de gua al operador y encargado del sistema de circulacin de lodo para darle una indicacin de la cantidad de tiempo que se demora la muestra de fluido en pasar de un recipiente standarizado a otro brindando una base de comparativa de la facilidad de desplazamiento del fluido con respecto a otros. Unidad seg/cuarto de galn (segundos por 1/4 de galn)

Ejemplo Viscosidad de embudo = 57 seg/cuarto de galn.

Equipo

Embudo de Marsh (esta calibrado para que un cuarto de galn de agua dulce, a una temperatura de 70 +/5F), tenga un tiempo de salida de 26 +/- 0.5 segundos. Jarra de lodo graduada de 1 cuarto de galn (946 cm3 ) Termmetro: 32 a 220F (0 a 104C) Cronmetro Especificaciones El embudo Marsh deber tener las siguientes dimensiones: Cono del embudo Longitud del cono del embudo 12.3 pulgadas (305 mm) Dimetro mayor 6.0 pulgadas (152 mm) Capacidad hasta el fondo de la malla 1500 cm3 Orificio Longitud 2.0 pulgadas (50.8 mm) Dimetro interno 3/16 pulgadas (4.7 mm) Malla nmero 12 Procedimiento 1. Recoger una muestra de fluido. 2. Tapar con un dedo el orificio del embudo y verter la muestra de fluido a travs del tamiz hasta que el nivel de la muestra llegue a la cara inferior del tamiz. 3. Sostener el embudo sobre la jarra de lodo graduada. 4. Retirar el dedo que tapa el orificio del embudo y simultneamente poner a contar el cronmetro. 5. Registrar como viscosidad del embudo de Marsh el tiempo que tarda para que 1 cuarto de galn de la muestra salga por el embudo. Nota: Registrar el tiempo en segundos por cuarto de galn. El tiempo para que 1 cuarto de galn de agua dulce limpia pase por el embudo de Marsh a 70F (21C) es de 26 segundos ( 0.5 segundos). 6. Medir y registrar la temperatura de la muestra de fluido. Propiedades reolgicas: Viscosmetro rotatorio Objetivo Determinar las lecturas del viscosmetro para calcular los siguientes parmetros, de un fluido de perforacin o de completamiento / workover: (Estas propiedades y sus unidades, son explicadas en el captuloIntroduccin y Definiciones del tema Hidrulica) Viscosidad plstica (PV) Punto cedente (YP)

Resistencia del gel Viscosidad aparente (AV) ndice de consistencia (K) Esfuerzo cedente (YS) ndice de fluidez (n) Tau0 (0 ) Equipo Viscosmetro rotatorio de cilindro concntrico FANN calibrado Taza calentadora de viscosmetro termostticamente controlada Termmetro: 32 a 220F (0 a 104C) Especificaciones viscosmetro rotatorio El viscosmetro deber tener las siguientes dimensiones: Camisa rotatoria Dimetro interno 1.450 pulgadas (36.83 mm) Longitud total 3.425 pulgadas (87 mm) Lnea marcada 2.30 pulgadas (58.4mm) por encima del extremo inferior de la camisa Cilindro interno Dimetro 1.358 pulgadas (34.49 mm) Longitud 1.496 pulgadas (38.00 mm) Dos lneas de agujeros, de 1/8 de pulgadas. (3.18 mm) y espaciadas 120 grados (2.09 radianes), estn alrededor de la camisa rotatoria, apenas por debajo de la lnea marcada. El cilindro interno est cerrado con una base plana y una parte superior cnica La constante de torsin del resorte es de 386 dinas-cm/grado de deflexin. Velocidades del rotor (camisa rotatoria) velocidad alta 600 rpm velocidad baja 300 rpm

estos son algunos viscosmetros usados para probar lodos de perforacin El instrumento de palanca manual tiene velocidades de 300 rpm y 600 rpm. Se usa una perilla en el eje de la palanca de cambio de velocidad para determinar la fuerza gel. El instrumento movido con motor de 12 volt. Tambin tiene velocidades de 300 y 600 rpm. Un interruptor de disparo automtico permite el cizallamiento antes de la medicin, y se usa una volante estriada para determinar la fuerza gel.

El instrumento de 115 volt. Es accionado por dos motores sincrnicos para obtener velocidades de 3, 6, 100, 200, 300 y 600 rpm. La de 3 rpm se usa para determinar la fuerza gel. El instrumento de velocidad de 115 volt. O 240 volt. Es accionado con motor para obtener todas las velocidades entre 1 y 625 rpm. La de 3 rpm se usa para determinar la fuerza gel. Procedimiento 1. Recoger una muestra de fluido. 2. Colocar la muestra en una taza de viscosmetro termostticamente controlada. Nota: Dejar suficiente volumen vaco para el desplazamiento del colgante y la manga. 3. Sumergir la manga del rotor del viscosmetro exactamente hasta la lnea marcada. 4. Calentar la muestra a la temperatura seleccionada. Nota: Para obtener una temperatura uniforme de la muestra, revolver la muestra a una velocidad de arrastre intermitente o constante de 600 rpm mientras se calienta la muestra. 5. Hacer girar la manga del viscosmetro a 600 rpm hasta obtener una lectura estable en el dial. Registrar la lectura del dial (600). 6. Hacer girar la manga del viscosmetro a 300 rpm hasta obtener una lectura estable en el dial. Registrar la lectura del dial (300). 7. Revolver la muestra durante 10 a 15 segundos a 600 rpm, y despus dejar reposar el lodo durante 10 segundos. 8. Hacer girar la manga del viscosmetro a 3 rpm hasta obtener la mxima lectura en el dial. 9. Registrar la mxima lectura del dial obtenida como resistencia del gel de 10-segundos, lbf/100 pies2 10. Revolver nuevamente la muestra durante 10 a 15 segundos a 600 rpm, y despus dejar reposar la muestra sin tocar durante 10 minutos. 11. Hacer girar la manga del viscosmetro a 3 rpm hasta obtener la mxima lectura del dial. 12. Registrar la mxima lectura del dial obtenida como resistencia del gel de 10-minutos, lbf/100 pies2 .

Ensayo con azul de metileno (MBT) Objetivo La capacidad de azul de metileno de un lodo, es el indicador de la cantidad de arcillas reactivas (bentonita comercial y/o en slidos perforados) presentes en l. Esta prueba provee una estimacin de la capacidad total de intercambio de cationes de los slidos (arcillas) de un lodo. Esta capacidad se suministra usualmente en trminos de peso (mili equivalentes de hidrogeno por cada 100 gramos de arcilla). La capacidad de azul de metileno y la capacidad de intercambio de cationes no son totalmente iguales; normalmente la primera es un poco menor que la capacidad real de intercambio de cationes.

La solucin de azul de metileno se adiciona a la muestra de lodo (que ha sido acidificado y tratado con perxido de hidrgeno) hasta que se observa saturacin por la formacin de un halo de tinta alrededor de una gota de la suspensin de slidos colocada sobre papel de filtro. Con frecuencia los lodos contienen sustancias, adems de las arcillas reactivas que absorben el azul de metileno. El pre-tratamiento con perxido de hidrogeno tiene como propsito evitar el efecto de materiales orgnicos como lignosulfonatos, lignitos, polmeros celulsicos, poli acrilatos, etctera. Unidad lb/bbl Ejemplo CEC = 5 meq/mL de fluido Concentracin equivalente de bentonita = 25 lb/bbl (71 kg/m3 ) Equipo Frasco Erlenmeyer de 250-mL Jeringa 10-mL (sin aguja) Dos pipetas de 1-mL Cilindro graduado de 25-mL Varilla agitadora Calentador elctrico Agua destilada Solucin de azul de metileno (3.74 g/L; 1 mL = 0.01 meq) Solucin perxido de hidrgeno 3% Solucin cido sulfrico 5N Papel de filtro API

Procedimiento 1. Recoger una muestra de fluido. 2. Agregar 10 mL de agua destilada en el frasco Erlenmeyer. 3. Transferir 1 mL de la muestra de fluido al frasco Erlenmeyer; mover en redondo el frasco para dispersar la muestra. 4. Agregar a la mezcla 15 mL de la solucin de perxido de hidrgeno. 5. Agregar a la mezcla 0.5 mL de la solucin de cido sulfrico. 6. Colocar el frasco sobre el calentador hasta que hierva la mezcla, y hervir la mezcla a fuego lento durante 10 minutos. 7. Retirar el frasco del calentador y diluir la mezcla a 50 mL con agua destilada. Dejar enfriar la mezcla.

8. Agregar a la mezcla 0.5 mL de solucin de azul de metileno. 9. Agitar el contenido del frasco Erlenmeyer durante unos 20 segundos. 10. Transferir con la varilla agitadora una gota de la mezcla al papel de filtro. 11. Agitar la mezcla durante 2 minutos. 12. Transferir con la varilla agitadora una gota de la mezcla al papel de filtro. 13. Registrar el volumen de solucin de azul de metileno usada para llegar al punto final. 14. Calcular el CEC del azul de metileno. CEC, meq/mL del fluido = mL de solucin de azul de metileno mL de muestra del fluido 15. Calcular el contenido equivalente de bentonita. Contenido equivalente de bentonita, lb/bbl = 5 (CEC) kg/m3 = 14 (CEC) Contenido de Arena

Objetivo Determinar el contenido de arena de un fluido de perforacin base agua, base aceite o base sinttico. El contenido de arena del lodo es el porcentaje en volumen, de partculas ms grandes que 74 micras. Unidad % en volumen Ejemplo Arena = 0.25 % en volumen Equipo Tubo de contenido de arena Embudo que corresponde al tamiz Tamiz malla 200 Procedimiento 1. Recoger una muestra de fluido. 2. Echar fluido en el tubo de contenido de arena hasta la marca del lodo. 3. Agregar fluido base hasta la marca del agua. 4. Tapar con un dedo la abertura del tubo de contenido de arena y sacudir fuertemente el tubo. 5. Volcar el contenido del tubo de contenido de arena sobre el tamiz malla 200. Desechar el fluido que pasa a travs del tamiz. Nota: Si fuera necesario, repetir los pasos 3 al 5 hasta que el tubo de contenido de arena est limpio. 6. Lavar cuidadosamente la arena del tamiz con fluido base para quitar todo lodo remanente. 7. Colocar la parte ancha del embudo por encima del tamiz e invertir lentamente el tamiz y el embudo,

poniendo la punta del embudo dentro de la boca del tubo de contenido de arena. 8. Rociar el tamiz con fluido base de modo que la arena del tamiz caiga dentro del tubo. 9. Colocar el tubo en posicin completamente vertical y dejar que se asiente la arena. 10. Leer el porcentaje de arena en el tubo de contenido de arena y registrar el contenido de arena como porcentaje en volumen. Alcalinidad (definicin): Sean: Mf = Alcalinidad, al anaranjado de metilo, del filtrado Pf = Alcalinidad, a la fenolftalena, del filtrado Pm = Alcalinidad, a la fenolftalena, del lodo

La alcalinidad se considera como el poder cido-neutralizante de una sustancia. En un lodo, la prueba puede realizarse directamente en l (Pm) o en el filtrado (Mf y Pf ). Los resultados obtenidos pueden usarse para estimar la concentracin de los iones hidroxilo (OH-), carbonato (CO3 -2), y bicarbonato (HCO3- ) en el lodo, y que son responsables directos de las alcalinidades del filtrado y del lodo. La alcalinidad es tan importante como saber su origen. As, aquella que provenga de los iones hidroxilo se considera benfica (pues proporciona, sin otros efectos negativos, un ambiente alcalino, no corrosivo y propicio para el buen desempeo de algunos aditivos del lodo); por el contrario, la alcalinidad aportada por los iones carbonato y bicarbonato se considera daina, pues dichos iones afectan negativamente la fuerza gel y el filtrado de lodo sin permitir acciones correctivas mientras sigan presentes. Los iones carbonato y bicarbonato se pueden remover del lodo mediante la adicin de hidrxido de calcio, que convierte los iones bicarbonato en iones carbonato, precipitndolos como carbonato de calcio insoluble, su presencia en el lodo se debe comnmente a la contaminacin del agua del lodo con CO2, contenido en muchas de las formaciones perforadas. Interpretar los valores de Mf y Pf , y utilizarlos para diferenciar el origen de la alcalinidad, requiere calcular las diferencias entre los valores de titulacin obtenidos. Por ello es crucial tener cuidado en seguir exactamente los pasos del procedimiento y as obtener medidas precisas de los reactivos. Es importante aclarar que con los clculos solo se logra un estimativo se las concentraciones de las especies inicas presentes, basados en un equilibrio qumico terico de las reacciones. En ocasiones, la composicin del filtrado es tan compleja que interpretar las alcalinidades en funcin de los componentes inicos estimados puede conducir a errores, pues otros iones, tales como los boratos, silicatos, sulfuros y fosfatos, pueden tambin contribuir a la alcalinidad. Tal vez algo ms preocupante en la determinacin de alcalinidades en lodos de perforacin es la presencia de

los adelgazantes orgnicos aninicos, productores de filtrado con sus productos de degradacin, pues pueden contribuir grandemente al valor final de la alcalinidad y tambin en cubrir el punto final del cambio de color en las titulaciones. Esta contribucin es especialmente importante en la determinacin de la alcalinidad del filtrado al anaranjado de metilo, haciendo la prueba muy imprecisa. Sin embargo para un sistema de lodo base agua y bentonita que no posee adelgazantes orgnicos, las alcalinidades Mf y Pf , pueden ser usadas para determinar la presencia de iones carbonato y bicarbonato

Alcalinidad: Lodo base agua Objetivo Determinar la alcalinidad (Pm ) de un lodo base agua . Unidad mL Ejemplo Pm = 1.2 mL de 0.02N (N/50) solucin de cido sulfrico Equipo Plato de titulacin Jeringa 3-mL (sin aguja) Pipeta 5-mL Varilla agitadora Cilindro graduado 50-mL (250-mL para lodos de cal) 0.02N (N/50) solucin de cido sulfrico Solucin indicadora de fenolftalena Agua destilada

Procedimiento 1. Recoger una muestra del fluido. 2. Pasar 1 mL de la muestra al plato de titulacin usando la jeringa. 3. Agregar 50 mL de agua destilada en el plato de titulacin y agitar. Observar el color de la mezcla para el Paso 5. Nota: Para lodos de cal, usar 200 mL de agua destilada. 4. Agregar 10 a 15 gotas de solucin indicadora de fenolftalena en el plato de titulacin y revolver. 5. Agregar la solucin de cido sulfrico en el plato de titulacin de a una gota por vez hasta que el color

cambie de rosado o rojo al color original. 6. Registrar la cantidad de solucin de cido sulfrico usada (en mL) como Pm . Objetivo Determinar la alcalinidad de la totalidad del lodo y el contenido de cal de un lodo base aceite, o sintticos. Unidad mL Ejemplo Alcalinidad = 1.8 mL de 0.1N (N/10) solucin de cido sulfrico Equipo Frasco Erlenmeyer de 500-mL con tapn de goma, o un bote de la misma capacidad con tapa Jeringa desechable de 3-mL Cilindro graduado de 50-mL Cilindro graduado de 250-mL Dos pipetas de 1-mL Dos pipetas de 5-mL Solvente Arcosol PNP Agua destilada Nota: Si no hay solvente disponible, se puede usar el fluido base. Nota: Si no hay disponible agua destilada, se puede usar agua no destilada. El pH del agua debe ser de 7 aproximadamente. Solucin indicadora de fenolftalena 0.1N (N/10) solucin cido sulfrico 0.1N (N/10) hidrxido de sodio Alcalinidad: Lodo base Aceite / Sintticos Procedimiento 1. Recoger una muestra del fluido de perforacin. 2. Medir 100 mL de solvente Arcosol PNP y echarlo en el frasco Erlenmeyer. 3. Agregar 1.0 mL de la muestra de fluido en el frasco Erlenmeyer usando la jeringa. 4. Tapar el frasco y sacudirlo fuertemente. 5. Agregar en el frasco 200 mL de agua destilada y 10 a 15 gotas de solucin indicadora de fenolftalena. 6. Tapar el frasco y sacudirlo fuertemente durante un mnimo de dos minutos. 7. Dejar que las fases se separen. 8. Agregar 3 mL de solucin de cido sulfrico en el frasco usando la pipeta de 5-mL.

9. Tapar el frasco y sacudirlo fuertemente. 10. Dejar que las fases se separen. 11. Continuar agregando solucin de cido sulfrico en incrementos de 3-mL hasta que desaparezca el color rosado. Nota: Agitar la solucin despus de cada adicin de cido sulfrico. 12. Registrar el volumen de cido sulfrico usado en mL. 13. Dosificar con hidrxido de sodio usando la pipeta de 1-mL hasta que por primera vez reaparezca y se mantenga el color rosado. Nota: Agitar la solucin despus de cada adicin de hidrxido de sodio. Agregar hidrxido de sodio solamente hasta que reaparezca el color rosado. 14. Registrar el volumen en mL del hidrxido de sodio usado. 15. Calcular la alcalinidad. Alcalinidad = mL N/10 cido sulfrico mL N/10 hidrxido de sodio 16. Calcular el exceso de cal en libras por barril de lodo. Exceso de cal, lb/bbl = 1.3 alcalinidad Alcalinidad: Filtrado (P f /Mf ) Objetivo Determinar las cantidades de iones solubles que contribuyen a la alcalinidad en un fluido de perforacin base agua. Nota: Si el lodo contiene altas concentraciones de diluyentes orgnicos (p.ej., CARBONOX), use el mtodo alternativo de alcalinidad de filtrado (P1 /P2 ). Procedimiento 1. Recoger una muestra de filtrado usando el mtodo de filtrado API. 2. Pasar 1 mL del filtrado al plato de titulacin usando la pipeta de 1-mL. 3. Agregar 10 a 15 gotas de solucin indicadora de fenolftalena en el plato de titulacin. 4. Agregar lentamente la solucin de cido sulfrico en el plato de titulacin (usando la pipeta de 2- de 5mL) hasta que el color cambie de rosado o rojo al color del filtrado original. 5. Registrar como Pf la cantidad en mL de solucin de cido sulfrico usada. 6. Agregar 10 a 15 gotas de solucin de indicador metil naranja en la mezcla de filtrado. 7. Continuar dosificando con la solucin de cido sulfrico hasta que el color cambie de naranja a rosado salmn. 8. Registrar la cantidad total de solucin de cido sulfrico usada, incluyendo la cantidad del ensayo Pf , como valor Mf.

9. Calcular la concentracin de iones de hidroxilo(OH- ), carbonato (CO3 -2), y bicarbonato (HCO3- ) usando la tabla siguiente.

Clculos de concentracin. Usar estos clculos para los iones de hidrxido (OH- ), carbonato (CO3 -2), y bicarbonato (HCO3- ) en fluidos de perforacin base agua.

Exceso de cal, lb/bbl = 0.26 x [Pm - ( Pf x Fw )]

Exceso de cal, kg/m3 = 0.74 x [Pm - ( Pf x Fw )]