Procesamiento de lodos

DILUCION

La dilución se refiere al proceso de agregar una fase líquida a un fluido de perforación para disminuir la concentración de sólidos perforados. La dilución puede ser usada de muchas formas. Si el equipo de control de sólidos no es utilizado, o si el equipo no funciona eficientemente, la dilución puede ser el principal método para mantener la concentración de sólidos perforados en un nivel razonable. Por ejemplo, para disminuir los sólidos perforados un 50% se requiere que el 50% del sistema sea desechado y reemplazado con lodo limpio. Usualmente la dilución es llevada a cabo después del paso del fluido de perforación por el equipo de control de sólidos para diluir los sólidos perforados remanentes en el fluido de perforación. La dilución puede ser agregada como un fluido de perforación limpio o como la fase líquida de un fluido de perforación con sus ingredientes básicos, a través de un barril químico o un embudo. En este trabajo, la dilución se referirá específicamente a un fluido de perforación limpio necesario para disminuir la concentración de sólidos perforados. El fluido de perforación limpio es la fase líquida con todos los aditivos necesarios como barita, polímeros, arcilla, etc.

Como un ejemplo de dilución, considere un pozo en el cual las especificaciones del fluido de perforación sugieren que el porcentaje en volumen de sólidos perforados debe ser, y es, 6%. Asuma que 10 bbl de sólidos de formación son enviados a la superficie y que el equipo de control de sólidos no es utilizado. Los 10 bbl serán retenidos en el sistema de lodos. Estos sólidos requerirán dilución para mantener la concentración de 6% en el nuevo fluido de perforación.

El nuevo volumen de fluido de perforación estará compuesto por sólidos perforados (10 bbl) y lodo de perforación limpio (dilución). Si los sólidos perforados (10 bbl) son 6% del volumen del nuevo de fluido de perforación construido, el volumen de nuevo fluido de perforación será 167 bbl (ó 10 bbl/0.06). El volumen de fluido de perforación limpio (dilución) requerido puede ser calculado a partir de la afirmación de que el nuevo volumen del fluido de perforación, 167 bbl, estará compuesto por 10 bbl de sólidos perforados mas fluido de perforación limpio. Obviamente la dilución, o el fluido de perforación limpio, necesaria sería 157 bbl. Esta dilución incrementaría el volumen de los tanques en 157 bbl. Cuando nada es removido del sistema, los tanques se desbordarían si estuvieran inicialmente llenos. El único volumen disponible para aceptar la dilución sería el volumen (líquido y sólidos) removido de los tanques del sistema. El volumen removido incluiría los sólidos y fluidos removidos por el equipo de control de sólidos y cualquier otro fluido removido del sistema para ser almacenado o desechado. Este es un concepto importante y no es trivial. Los cálculos de la dilución están basados en balances de materia sencillos – suma y resta de volúmenes agregados y removidos.

Antes de que la dilución (fluido de perforación limpio) sea agregada, los niveles de los tanques seguirán siendo los mismos a los que había antes de que la formación hubiera sido perforada. Los sólidos que fueron perforados ocupan el mismo volumen que los fueron pulverizados por la broca de perforación. El nuevo volumen de hueco es exactamente el volumen de material agregado al sistema de lodos; por consecuencia, el nuevo hueco no cambia los niveles de los tanques. Esto, también, es un importante concepto y es la base para determinar los niveles de líquido un sistema de lodos antes y después de usar un equipo de control de sólidos.

El material agregado al sistema de lodos durante la perforación está compuesto por sólidos y líquidos contenidos dentro de la formación. (Actualmente los niveles de los tanques de lodo se incrementarían ligeramente por el volumen del drill pipe durante la perforación de cada intervalo y disminuiría por el volumen de gas enviado a la superficie. El volumen de gas desalojado se calcularía según el volumen de formación perforada que entró al sistema de lodos. Este factor será ignorado en los cálculos; a su vez, para propósitos de estos cálculos, el drill pipe retornará a su posición original).

Por ejemplo, considere un fluido de perforación base agua de 13,9 ppg con 2% en volumen de bentonita y 25% en volumen de sólidos totales. Dado que la gravedad específica de los sólidos de baja gravedad es 2.6 y de la barita 4.2, los sólidos perforados serían 8% en volumen. Esto podría ser calculado de las ecuaciones presentadas en el Capítulo 3 en los cálculos de sólidos. En el problema anterior, el nuevo lodo construido incluirá 10 bbl de sólidos perforados compuestos por 17% de barita, 2% de bentonita, y 81% de agua. El líquido de dilución sería, por lo tanto, 81% de 167 bbl, o sea 135 bbl de agua.

EFECTO DE LA POROSIDAD

Por lo tanto, 10 bbl de sólidos de formación llegan a superficie. Sin embargo, considere la perforación de 10 bbl de hueco. La roca en superficie ocupa el mismo volumen que antes de haber sido perforada. Si una formación perforada tiene un 10% de volumen de poro, o porosidad, la roca agregada es 9 bbl y el volumen de fluido en el espacio poroso es 1 bbl. Si el fluido en el espacio poroso es líquido, no habrá ningún cambio en el volumen del fluido de perforación. El nivel de los tanques de lodo permanecerá constante excepto por el volumen de la sarta de perforación introducida para perforar el hueco. Si el espacio del fluido es llenado con gas, los niveles de los tanques disminuirán a medida que el gas es liberado a superficie. Los niveles de los tanques disminuyen solamente por el volumen removido por el equipo de control de sólidos.

Los 9 bbl de roca presentes en el sistema incrementan la concentración de sólidos perforados. La mayoría de sistemas de lodo requieren mantener la concentración de sólidos perforados en algún valor predeterminado.

Cuánto fluido se requeriría para diluir estos 9 bbl de roca a una concentración de 4% en volumen?

Respuesta:

• El requisito será que los 9 bbl de roca serán 4% del volumen de nuevo fluido de perforación construido, ó 9 bbl = 0.04 * (nuevo fluido de perforación construido).
• El volumen de nuevo fluido de perforación construido será 225 bbl.
• Los 225 bbl de nuevo fluido de perforación contendrían 9 bbl de sólidos perforados y algún volumen de fluido de perforación limpio; esto es, fluido de perforación limpio + 9 bbl = nuevo fluido de perforación construido = 225 bbl.
• Así, el volumen de fluido de perforación limpio sería 216 bbl. El volumen de líquido agregado dependerá de los otros ingredientes en el fluido de perforación, tales como barita, defloculantes, aditivos de control de filtración, otros químicos, y viscosificantes.

Los procesos de control de sólidos están diseñados para remover los sólidos perforados, de manera que estas grandes cantidades fluido adicional no requerirá mantener los sólidos perforados en sus valores prescritos sólo con la dilución. Si los 216 bbl de fluido de perforación limpio cuestan $50 / bbl, el fluido de perforación costaría $10,800 mas los costos de su eventual disposición. Por comparación, 100 pies de hueco de 9 7/8” serían cerca de 10 bbl, y pocos presupuestos de perforación pueden darse el lujo de tolerar más de US$10,000 para el fluido de perforación de 100 pies de hueco.

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