Procedimiento Estándar para las
Pruebas de Campo con Fluidos de
Perforación de Base Agua
PRACTICA RECOMENDADA API 13B-1 (PR 13B-1)
SEGUNDA EDICION, SEPTIEMBRE DE 1997
American
Petroleum
Institute
Procedimiento Estándar para las
Pruebas de Campo con Fluidos de
Perforación de Base Agua
Departamento de Exploración y Producción
PRACTICA RECOMENDADA API 13B-1 (PR 13B-1)
SEGUNDA EDICION, SEPTIEMBRE DE 1997
American
Petroleum
Institute
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L Stree, N.W. Washington, D.C. 20005
sión en idioma inglés, la cual seguirá siendo la versión oficial. API no será responsable por discrepancias o interpretaciones de
1 ALCANCE . . . 4
2 REFERENCIAS . . . 4
3 PESODELLODO (DENSIDAD) . . . 4
3.1 DESCRIPCION . . . 4
3.2 EQUIPO . . . 4
3.3 PROCEDIMIENTO . . . 4
3.4 PROCEDIMIENTO - CALIBRACION: . . . 6
3.5 CALCULOS. . . 6
3.6 METODO ALTERNATIVO PARA DETERMINAR EL PESO DEL LODO . . . 6
4 VISCOSIDADYRESISTENCIAGEL . . . 9
4.1 DESCRIPCION . . . 9
4.2 EMBUDO MARSH . . . 9
4.3 VISCOSIMETRO DE LECTURA DIRECTA . . . 10
5 FILTRACIÓN . . . 12
5.1 DESCRIPCION . . . 12
5.2 PRUEBA A BAJA TEMPERATURA / BAJA PRESION . . . 12
5.3 PRUEBA A ALTA TEMPERATURA - ALTA PRESION . . . 14
6 AGUA, ACEITEYSÓLIDOS . . . 19
6.1 DESCRIPCION . . . 19 6.2 EQUIPO . . . 19 6.3 PROCEDIMIENTO . . . 21 6.4 CALCULOS . . . 21 7 ARENA . . . 22 7.1 DESCRIPCION . . . 22 7.2 EQUIPO . . . 22 7.3 PROCEDIMIENTO . . . 23
8 CAPACIDADDELAZULDEMETILENO . . . 23
8.1 DESCRIPCION . . . 23 8.2 EQUIPO . . . 24 8.3 PROCEDIMIENTO . . . 24 8.4 CALCULOS. . . 25 9 PH. . . 26 9.1 DESCRIPCION . . . 26 9.2 EQUIPO . . . 26
9.3 PROCEDIMIENTO - MEDICION DEL PH . . . 27
9.4 PROCEDIMIENTO - CUIDADO DE LOS ELECTRODOS . . . 28
10 ANÁLISISQUÍMICO . . . 29
10.1 ALCALINIDAD Y CONTENIDO DE CAL . . . 29
10.2 METODO ALTERNATIVO PARA LA DETERMINACION DE LA ALCALINIDAD . . . 31
10.3 CLORURO . . . . . . 32
ii
DE CORTE . . . 52
APENDICE C ANALISIS QUIMICO DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION DE BASE AGUA . . 54
APENDICE D PROCEDIMIENTO PARA LA REMOCION DEL AIRE O GAS DEL LODO ANTES DE LAS PRUEBAS . . . 56
APENDICE E ANILLOS PARA PRUEBAS DE CORROSION EN TUBERIAS DE PERFORACION . . . 58
APENDICE F MUESTREO, INSPECCION Y RECHAZO . . . 62
APENDICE G MUESTREO EN EL SITIO DEL TALADRO . . . 64
APENDICE H CALIBRACION DE LOS UTENSILIOS DE VIDRIO, TERMOMETROS, VISCOSIMETROS Y BALANZAS DE LODO . . . 66
APENDICE I TABLA DE CONVERSIÓN A UNIDADES MÉTRICAS “SI” . . . 70
Tablas 1 Conversión de la densidad . . . 10
2 Contepresión mínima recomendada . . . 19
3 Concentraciones, mgL . . . 30
4 Comparación de los métodos para determinar la alcalinidad del filtrado . . . 31
5 Conversión de los miligramos/litro de cloruro en porcentaje en peso de sal (NaCl) o partes por millón de sal Temperatura de la solución: 68o F (20 o C) . . . 34
A-1 Tubo Dräger o equivalente, identificación, volúmenes de muestra y factores de tubo a ser utilizados para varios intervalos de sulfuro . . . 42
A-2 Tubo Dräger o equivalente, identificación, volúmenes de muestra y factores de tubo a ser utilizados para varios intervalos de carbonato . . . 46
A-3 Volúmenes de filtrado a ser utilizados a diferentes concentraciones de KCl . . . 49
A-4 Volúmenes de filtrado a ser utilizados para bajas concentraciones de KCl . . . 49
Figuras 1 Balanza de lodo . . . 6
2 Balanza de lodo y estuche . . . 6
3 Balanza de fluidos presurizadaos para determinación de la densidad . . . 9
4 Diagrama típico de la balanza de fluidos presurizados . . . 9
5 Embudo Marsh y taza. . . 11
6 Viscosímetro de manivela . . . 14
7 Viscosímetro accionado por motor de 12 voltios . . . 14
8 Viscosímetro accionado por motor de 115 voltios . . . 14
9 Viscosímetro de velocidad variable . . . 14
10 Filtro prensa con presurización de cartucho de CO2 . . . 17
11 Filtro prensa. . . 17
12 Filtro prensa de alta temperatura, I . . . 19
13 Filtro prensa de alta temperatura, II . . . 19
14 Retorta para determinar el contenido de liquidos y solidos . . . 21
15 Retorta para determinar el contenido de liquidos y solidos . . . 21
16 Equipo para la determinación del contenido de arena. . . 24
17 Ensayos por gotas para la determinacián del punto final en la trituración con azul de metileno . . . . 26
A-1 Análisis de sulfuros solubles . . . 43
A-2 Paso 1 - Liberación de carbonatos como gas CO2 . . . 45
A-3 Paso 2- Análisis del CO2 con el tubo DrägerAnálisis de carbonatos solubles . . . 47
A-4 Centrífuga manual con cabezal rotor de movimiento horizontal . . . 48
A-5 Tubo de centrífuga clínica tipo Kolmer- 10 cm3 . . . . 48
A-6 Curva ejemplo de calibración para el cloruro de potasio . . . 51
B-1 Aparato de resistencia al corte . . . 52
D-1 Instrumento para la remoción de aire o gas . . . 56
G-1 Dispositivo de muestreo de corriente lateral . . . 65
iii
Esta práctica recomendada se encuentra bajo la jurisdicción del Subcomité API de Normalización de los Materiales para Fluidos de Perforación.
Las publicaciones adicionales bajo la jurisdicción de este comité incluyen la Especificación 13A, sobre las especificaciones y procedimientos de prueba para la barita, hematita, bentonita, bentonita no tratada, atapulgita y sepiolita, almidón, CMC de baja viscosidad y grado técnico, CMC de alta viscosidad y grado técnico y bentonita de grado OCMA. Entre dichas publicaciones adicionales también se encuentran la Práctica Recomendada 13B-2, el Boletín 13C, el Boletín 13D y las Prácticas Recomendadas 13E, 13G, 13I, 13J y 13K.
Las publicaciones API pueden ser utilizadas por cualquiera que lo desee. El Instituto ha realizado todos los esfuerzos necesarios para asegurar la precisión y confiabilidad de los datos contenidos en estas publicaciones, pero este no presenta ninguna aseveración o garantía en relación con esta publicación y expresamente niega cualquier responsabilidad por pérdidas o daños resultantes del uso de la misma o la violación de cualquier normativa federal, estatal o municipal con la cual esta publicación pudiera estar en conflicto
Se aceptan sugerencias, las cuales deberán ser enviadas al director del Departamento de Exploración y Producción, American Petroleum Institute, 1220 L Street, N.W. Washington, D.C. 20005-4070.
4
1.0 Alcance
El propósito de esta Práctica
Recomendada es el de ofrecer procedimientos estándar para las pruebas con fluidos de perforación de base agua, y no pretende ser un manual detallado sobre procedimientos para el control de lodos. Deberá recordarse que la agitación y la temperatura de la prueba tienen un efecto decisivo sobre las
propiedades de los lodos.
Esta Práctica Recomendada se encuentra organizada de manera tal que se sigan las pruebas en el orden como se indican en la planilla del Informe de Lodos de Perforación API (API PR 13G, Segunda Edición, mayo de 1982). En el Apéndice de esta Práctica Recomendada se indican otras pruebas adicionales.
Los equivalentes en unidades métricas “SI” se han incluido en esta publicación en paréntesis, después de las unidades de uso en los EE.UU.
2.0 Referencias
A menos que se especifique otra cosa, las ediciones o revisiones más recientes de las normas, códigos y especificaciones siguientes se considerarán parte de la presente norma, en la medida que aquí se especifica:
API
3.0 Peso del lodo (Densidad)
3.1 DESCRIPCIONEste procedimiento de prueba es un método para la determinación del peso de un cierto volumen de líquido. El peso del lodo se puede expresar en libras por galón (lb/gal), libras por pie cúbico (lb/ft3), gramos por centímetro cúbico (g/cm3) o kilogramos por metro cúbico (kg/m3).
3.2 EQUIPO
Se requiere el equipo siguiente:
a. Se puede utilizar cualquier instrumento de suficiente precisión como para permitir la medición dentro de ±0,1 libras por galón (o 0,5 libras por pie cúbico, 0,01 gramos por centímetro cúbico o 10 kilogramos por metro cúbico ). La balanza de lodo (Fig. 1 y 2) es el instrumento que generalmente se emplea para la determinación del peso del lodo. Esta balanza se encuentra diseñada de manera tal que la taza de lodo, en un extremo del brazo, se encuentra equilibrada por un contrapeso fijo ubicado en el otro extremo, con una guía deslizante que se mueve libremente a lo largo de una escala graduada. Una burbuja de nivel se encuentra en el brazo, para permitir un equilibrio preciso (cuando sea necesario, se pueden emplear extensiones para aumentar el alcance de la balanza).
b. Termómetro: 32 - 220o F (0-105 o C) 3.3 PROCEDIMIENTO
El siguiente es el procedimiento de prueba que se aplicará:
a. La base del instrumento debe estar bien asentada sobre una superficie plana y pareja b. Mida la temperatura del lodo y regístrela en la planilla del Informe de Lodos de Perforación.
RP 13B-2 Recommended Practice - Standard
Procedure for Field Testing Oil-Based Drilling Fluids
Bul 13C Bulletin on Drilling Fluids Processing
Equipment
Bul 13D Bulletin on the Rheology of Oil Well
Drilling Fluids
RP 13E Recommended Practice for Shale
Shaker Screen Cloth Designation
RP 13G Recommended Practice for Drilling
Mud Report Form
RP 13I Recommended Practice for Laboratory
Testing of Drilling Fluids
RP 13J Recommended Practice for Testing
Heavy Brines
RP 13K Recommended Practice for Chemical
VISTA DESDE EL FRENTE
VISTA DESDE ATRAS Figura 1 - Balanza de lodo
c. Llene la taza, que deberá estar limpia y seca, con el lodo a ser sometido a prueba. Ahora tape la taza llena y gire la tapa hasta que quede bien asentada. Asegúrese de que parte del lodo sea expulsado a través del orificio en la tapa, para así poder liberar el aire o gas que haya quedado atrapado (ver el Apéndice D en relación a la Remoción de Aire).
d. Manteniendo la tapa firmemente sobre la taza de lodo (con el orificio cubierto), lave o frote la parte exterior de la taza, para limpiarla, y después séquela. e. Coloque el brazo sobre el soporte de la base y equilíbrelo moviendo la guía a lo largo de la escala graduada. El equilibrio se logra cuando la burbuja se encuentra bajo la línea central.
f. Lea el peso del lodo en el borde de la guía, hacia la taza de lodo. Si utiliza extensiones de la escala, haga las correcciones apropiadas.
3.4 PROCEDIMIENTO - CALIBRACION: El instrumento deberá ser calibrado con
frecuencia, utilizando agua dulce, la cual debe dar una lectura de 8,3 libras por galón o 62,3 libras por pie cúbico (1000 kilogramos por metro cúbico). De no ser así, ajuste el tornillo o la cantidad de perdigones de plomo en el receptáculo en el extremo del brazo graduado, según se requiera.
3.5 CALCULOS
Los siguientes son los pasos para realizar los cálculos:
a. Registro el peso del lodo con una precisión de 0,1 libras por galón o 0,5 libras por pie cúbico (0,01 gramos por metro cúbico, 10 kilogramos por metro cúbico).
b. Para convertir la lectura en otras unidades, aplique la ecuación siguiente
:
3.6 METODO ALTERNATIVO PARA DETERMINAR EL PESO DEL LODO 3.6.1 Descripción
La densidad de un lodo que contiene aire o gas atrapado puede determinarse de manera más precisa utilizando una balanza de densidad del fluido presurizado, como se describe en esta sección. Esta balanza es similar, en funcionamiento, a la balanza convencional, pero la diferencia consiste en que la muestra de la lechada puede ser colocada en una taza de muestra de volumen fijo, bajo presión.
El propósito de colocar la muestra bajo presión consiste en minimizar el efecto del aire o gas atrapado sobre las mediciones de la densidad de lechada. Al presurizar la taza de muestra, el aire o gas atrapado se reducirá a un volumen despreciable, y de esta manera se llega a una medición para la densidad de la lechada que se acercará más a la que se observa bajo las condiciones de fondo de hoyo.
3.6.2 Equipo
El método alternativo para la determinación del peso del lodo requiere el equipo siguiente:
a. Instrumento de medición: Se puede utilizar cualquier instrumento de suficiente precisión como para permitir la medición dentro de ±0,1 libras por galón (o 0,5 libras por pie cúbico, 0,01 gramos por centímetro cúbico, 10 kilogramos por metro cúbico). La balanza de lodo presurizado (Fig. 3 y 4) es el instrumento que generalmente se emplea para la determinación del peso del lodo presurizado. Esta balanza se encuentra diseñada de manera tal que la taza de lodo y su tapa enroscable, en un extremo del
Gradiente lodo (psi/ft) lb/ft
3 144 ---, lb/gal 19.24 ---, o kg/m 3 2309 ---= Densidad = g / cm3 =lb / ft3 62,3 lb / gal = 8,345 kg/m3 = (lb/ft3)(16) = (lb/gal)(120)
brazo, se encuentran equilibradas por un contrapeso fijo ubicado en el otro extremo, con una guía
deslizante que se mueve libremente a lo largo de una escala graduada. Una burbuja de nivel se encuentra en el brazo, para permitir un equilibrio preciso (ver Figuras 3 y 4).
b. Termómetro: 32 - 220o F (0-105 o C) 3.6.3 Procedimiento
El siguiente es el procedimiento de prueba para el método alternativo:
a. Llene la taza de muestra hasta un nivel un poco más abajo que el borde superior de la taza
[aproximadamente ¼ de pulgada (6,4 milímetros)]. b. Coloque la tapa sobre la taza, con la válvula de retención en la posición hacia abajo (abierta). Empuje la tapa hacia abajo en la boca de la taza, hasta que se logre el contacto superficial entre el borde exterior de la tapa y el borde superior de la taza. El exceso de lechada será expulsado a través de la válvula de retención. Después de colocar la tapa sobre la taza, hale la válvula de retención hacia arriba (para cerrar), enjuague la taza y las roscas con agua y ajuste la tapa roscada en la taza.
c. El émbolo presurizador es similar, en funcionamiento, a una jeringa. Llene el émbolo sumergiendo su extremo en la lechada, con el vástago del pistón completamente hacia adentro. Ahora lleve el vástago hacia arriba para llenar el cilindro con la lechada. Este volumen deberá ser expulsado por acción del émbolo y se llenará con muestra nueva de lechada, para asegurar que el volumen del émbolo no se diluya con el líquido que queda de la última limpieza del mecanismo de émbolo.
d. Empuje la oreja del émbolo hacia la superficie de O-ring en la válvula. Presurice la taza de muestra manteniendo una fuerza hacia abajo sobre la cubierta del cilindro, para mantener la válvula de retención hacia abajo (abierta) y, al mismo tiempo, empujando el vástago del pistón hacia adentro. Se deberá mantener una fuerza de, aproximadamente, 50 libras
(225 newtons) o más sobre el vástago del pistón. Ver Figura 4.
e. La válvula de retención en la tapa es accionada por presión. Cuando se aplica presión dentro de la taza, esta válvula es empujada hacia arriba, es decir, se cierra. Para cerrar la válvula, vaya soltando gradualmente la cubierta del cilindro, mientras mantiene la presión sobre el vástago del pistón. Cuando se cierre la válvula de retención, libere la presión sobre el vástago del pistón antes de desconectar el émbolo.
f. La muestra de lechada presurizada está lista para ser pesada. Enjuague la parte exterior de la taza y seque. Coloque el instrumento sobre el soporte de cuchilla, como se indica. Mueva la guía deslizante hacia la derecha o izquierda, hasta que el brazo esté equilibrado, lo cual se logra una vez que la burbuja queda centrada entre las dos marcas negras. Lea la densidad en una de las cuatro escalas calibradas en el lado de la flecha de la guía. La densidad se puede leer directamente en unidades de libras por galón,
gravedad específica, libras por pulgada cuadrada/1000 pies y libras por pie cúbico.
g. Para liberar la presión dentro de la taza, vuelva a conectar el ensamblaje de émbolo vacío y empuje hacia abajo sobre la cubierta del cilindro.
h. Limpie la taza y enjuague minuciosamente con agua. Para una mejor operación con lechadas de base agua, la válvula deberá ser engrasada con frecuencia, utilizando grasa a prueba de agua.
3.6.4 Procedimiento - Calibración
Calibre el instrumento frecuentemente, utilizando agua dulce, la cual deberá arrojar una lectura de 8,43 libras por galón o 62,3 libras por pie cúbico (1000 kilogramos por metro cúbico ) a 70o F (21o C). Si no es así, ajuste el tornillo de la balanza o la cantidad de
lbs/gal lbs/pies3
Figura 3 - Balanza de fluidos presurizados para determinación de la densidad
Bomba presurizadora Válvula presurizadora Taza de muestra Aire atrapado Muestra de lechada Tapa
perdigones de plomo utilizados en el extremo del brazo graduado, según se requiera.
3.6.5 Cálculos
El siguiente es el procedimiento de calibración: a. Registre el peso del lodo con una precisión de 0,1 libras por galón o 0,5 libras por pie cúbico (0,01 gramos por centímetro cúbico, 10 kilogramos por metro cúbico).
b. Para convertir la lectura en otras unidades, aplique la ecuación siguiente:
c. La Tabla 1.1 es una lista de Conversiones de Densidad.
Tabla 1: Conversión de la densidad
a Igual que la gravedad específica
4.6 Viscosidad y resistencia gel
4.7 DESCRIPCIONSe utilizarán los instrumentos siguientes para medir la viscosidad y/o resistencia gel de los fluidos de perforación:
a. Embudo Marsh - un dispositivo sencillo que indica la viscosidad de manera rutinaria.
b. Viscosímetro de lectura directa - un dispositivo mecánico para la medición de la viscosidad a diferentes tasas de corte.
La viscosidad y la resistencia gel son mediciones que se relacionan con las propiedades de flujo de los lodos. El estudio de la deformación y el flujo de la materia se denomina reología. El boletín API 13D contiene una explicación detallada de lo que es la reología.
4.8 EMBUDO MARSH 4.8.1 Equipo
Se utiliza el equipo siguiente:
a. Embudo Marsh: el embudo Marsh (ver Fig. 5) se calibra para que deje pasar un cuarto de galón (946 centímetros cúbicos) de agua dulce a una temperatura de 70 ± 5o F (21 ± 3o C) en 26 ± 0,5 segundos. Se utiliza una taza graduada como colector de dicha agua. Especificaciones:
1. Cono del embudo:
1 2 3 4
libras por galón(lb/gal)
libras por pie cúbico (lb/ ft3) gramos por cm. cubico (g/cm3)a kilogramos por metro cúbico (kg/m3) 6,5 48,6 0,78 780 7,0 52,4 0,84 840 7,5 56,1 0,90 900 8,0 59,8 0,96 960 8,3 62,3 1,00 1000 8,5 63,6 1,02 1020 9,0 67,3 1,08 1080 9,5 71,1 1,14 1140 10,0 74,8 1,20 1200 10,5 78,5 1,26 1260 11,0 82,3 1,32 1320 11,5 86,0 1,38 1380 12,0 89,8 1,44 1440 12,5 93,5 1,50 1500 13,0 97,2 1,56 1560 13,5 101,0 1,62 1620 14,0 104,7 1,68 1680 14,5 108,5 1,74 1740 15,0 112,5 1,80 1800 15,5 115,9 1,86 1860 16,0 119,7 1,92 1920 16,5 123,4 1,98 1980 17,0 127,2 2,04 2040 Densidad = g / cm3 = lb / ft 3 62,43 lb / gal = 8 345, kg/m3 = (lb/ft3)(16) = (lb/gal)(120) Gradiente lodo (psi/ft) lb/ft
3 144 ---, lb/gal 19.24 ---, o kg/m 3 2309 ---= 17,5 130,9 2,10 2100 18,0 134,6 2,16 2160 18,5 138,4 2,22 2220 19,0 142,1 2,28 2280 19,5 145,9 2,34 2340 20,0 149,6 2,40 2400 20,5 153,3 2,46 2460 21,0 157,1 2,52 2520 21,5 160,8 2,58 2580 22,0 164,6 2,64 2640 22,5 168,3 2,70 2700 23,0 172,1 2,76 2760 23,5 175,8 2,82 2820 24,0 179,5 2,88 2880
Longitud...12,0 pulgadas (305 milímetros) Diámetro...6,0 pulgadas (152 milímetros) Capacidad hasta elfondo
del tamiz...1500 centímetros cúbicos 2. Orificio
Longitud...2.0 pulgadas (50,8 milímetros) Diámetro interior.3/16 de pulgada (4,7milímetros) 3. Tamiz...malla de 12 Tiene orificios de 1/16 pulgadas (1,6 milímetros) y se encuentra fijado a un nivel de ¾ pulgadas (19,0 milímetros) por debajo de la parte superior del embudo.
b. Taza graduada: un cuarto de galón. c. Cronómetro
d. Termómetro: 32 - 220o F (0-105 o C)
4.8.2 Procedimiento
El procedimiento es el siguiente:
a. Tape el orificio del embudo con un dedo y vierta el fluido de perforación fresco a través del tamiz y hacia el embudo, que deberá estar limpio y en posición vertical. Llene hasta que el fluido alcance el fondo del tamiz.
b. Retire el dedo y ponga en funcionamiento el cronómetro. Mida el tiempo que necesita el lodo para llegar a la marca de un cuarto (946 centímetros cúbicos) en la taza.
c. Mida la temperatura del fluido en grados F (C). d. Registre el tiempo con una precisión de un
segundo. Esta es la viscosidad obtenida con el embudo Marsh. Registre la temperatura del fluido con
precisión de un grado F (C).
4.9 VISCOSIMETRO DE LECTURA DIRECTA 4.9.1 Equipo
a. Los viscosímetros de lectura directa son instrumentos rotatorios accionados por un motor eléctrico o una manivela (acción manual). El fluido de perforación se coloca en el espacio anular entre dos cilindros concéntricos. El cilindro exterior o forro rotor es accionado a una velocidad de rotación constante (revoluciones por minuto). La rotación del forro rotor en el fluido produce torque en el cilindro interior o carrete. Un resorte de torsión limita el movimiento de dicho carrete, y un cuadrante unido al mismo indica su desplazamiento.
Las constantes del instrumento se han ajustado de manera tal que se pueda obtener la viscosidad plástica y el punto de cedencia utilizando las lecturas para velocidades alcanzadas por el forro rotor iguales a 300 y 600 revoluciones por minuto.
Especificaciones - Viscosímetro de lectura directa 1. Forro rotor:
Diámetro interior...1,450 pulgadas (36,83 milímetros)
Longitud total...3,425 pulgadas (87,00 milímetros)
Línea de referencia...2,30 pulgadas (58,4 milímetros)
Estas dimensiones son por encima del forro del tamiz.
Dos hileras de orificios de 1/8 pulgadas (3,18 milímetros) separados 120 grados (2,09 radianes), alrededor del forro rotor, justo por debajo de la línea de referencia. 2. Carrete: Diámetro...1,358 pulgadas (34,49 milímetros) Longitud del cilindro...1,496 pulgadas (38,00 milímetros)
El carrete posee una base plana y su parte superior es cónica
3. Constante de torsión del resorte: 386 dinas-centímetro / grado de deflexión
4. Velocidades del rotor
Alta velocidad...600 revoluciones por minuto
Baja velocidad...300 revoluciones por minuto
b. Los siguientes son tipos de viscosímetros
utilizados para las pruebas de fluidos de perforación: 1. Viscosímetro de manivela (Fig. 6): con
velocidades de 300 revoluciones por minuto y 600 revoluciones por minuto. Para determinar la resist-encia gel, se utiliza un botón ubicado en el cubo de la palanca de cambios de velocidad.
2. Viscosímetro con motor eléctrico de 12 voltios (Fig. 7): con velocidades de 300 revoluciones por minuto y 600 revoluciones por minuto. Un inter-ruptor de liberación del regulador permite un ele-vado corte antes de la medición, y un volante estriado se emplea para determinar la resistencia gel.
3.El viscosímetro de 115 voltios (Fig. 8) está accionado por un motor síncrono de dos
velocidades, para alcanzar 3, 6, 100, 200, 300 y 600 revoluciones por minuto. La velocidad de 3 revoluciones por minuto es la utilizada para deter-minar la resistencia gel.
4.El viscosímetro de velocidad variable y 115 o 240 voltios (Fig. 9) es accionado por un motor
eléctrico, para alcanzar todas las velocidades entre 1 y 625 revoluciones por minuto. La velocidad de 3 revoluciones por minuto es la empleada para determinar la resistencia gel.
c. Cronómetro
d. Recipiente apropiado, como la taza que viene con el viscosímetro.
e. Termómetro: 32 - 220o F (0-105 o C) 4.9.2 Procedimiento
PRECAUCION: La temperatura máxima de
operación es de 200o F (93o C). Si se van a someter a prueba fluidos por encima de 200o F (93o C), es necesario emplear un carrete de metal sólido o hueco con un interior completamente seco. El líquido atrapado dentro de un carrete hueco puede evaporarse al ser sumergido en un fluido a alta temperatura y hacer que el carrete explote.
El procedimiento es el siguiente:
a. Coloque la muestra en el recipiente y sumerja el forro rotor exactamente hasta la línea de referencia. Las mediciones en el campo deberán realizarse con una demora mínima (menos de cinco minutos, si es posible) y a una temperatura lo más cercana posible a la del lodo en el sitio donde se tomó la muestra [no deberá tener una diferencia mayor de 10o F (6 o C)]. El lugar donde se tomó la muestra deberá ser
especificado en el informe.
b. Registre la temperatura de la muestra. c. Con el forro rotando a 600 revoluciones por minuto, espere hasta que la lectura del cuadrante alcance un valor estable (el tiempo requerido depende de las características del lodo). Registre la lectura del cuadrante para 600 revoluciones por minuto.
d. Cambie ahora a 300 revoluciones por minuto y espere que la lectura del cuadrante llegue a un valor estable. Registre esta lectura para 300 revoluciones por minuto.
e. Agite la muestra de fluido de perforación durante 10 segundos a alta velocidad.
f. Permita que la muestra del fluido de perforación repose durante 10 segundos. De manera lenta y firme, gire el volante en la dirección que arroja una lectura
positiva en el cuadrante. La lectura máxima será la resistencia gel inicial. Para instrumentos que tengan una velocidad de 3 revoluciones por minuto, la lectura máxima obtenida después de iniciar la rotación a 3 revoluciones por minuto es la resistencia gel inicial. Registre la resistencia gel inicial (gel de 10 seg.) en libras por 100 pies cuadrados (Pascales).
g. Vuelva a agitar la muestra del fluido de
perforación a alta velocidad y durante 10 segundos. Ahora permita que el lodo repose durante 10 minutos. Repita las mediciones como se indica en 4.3.2, punto f, y registre la lectura máxima como gel de 10 minutos en libras por 100 pies cuadrados (Pascales).
4.9.3 Cálculos
Se utilizarán los cálculos siguientes:
5.9 Filtración
5.10 DESCRIPCIONLa medición del comportamiento de filtración y las características de la formación del revoque de lodo son fundamentales para el control y tratamiento de los fluidos de perforación, así como también lo son las características del filtrado, como el contenido de aceite, agua o emulsión.
Estas características se ven afectadas por los tipos y cantidades de sólidos en el fluido y sus interacciones
físicas y químicas las cuales, a su vez, son afectadas por la temperatura y la presión. Por lo tanto, las pruebas se realizan en condiciones de baja presión/ baja temperatura y alta presión/alta temperatura, y cada una requiere equipos y técnicas diferentes. 5.11 PRUEBA A BAJA TEMPERATURA /BAJA
PRESION
5.11.1 Equipo - Prueba a baja temperatura baja presión
Se requiere el equipo siguiente para la prueba de baja temperatura/baja presión:
a. Un filtro prensa: éste consiste, fundamentalmente, en una celda cilíndrica para lodos con un diámetro interior de 3 pulgadas (76,2 milímetros) y una altura de, por lo menos, 2,5 pulgadas (64,0 milímetros). Esta cámara es de materiales resistentes a las soluciones sumamente alcalinas y está equipada de manera tal que se le puede introducir cómodamente un medio de presión y la cámara se purga desde arriba. Su
estructura es tal que se puede colocar una hoja de papel de filtro de 9 centímetros en el fondo de la cámara, justo sobre un soporte apropiado. El área de filtración es de 7,1 ± 0,1 pulgadas cuadradas (4580 ± 60 milímetros cuadrados). Por debajo del soporte se encuentra el tubo de drenaje, para la descarga del filtrado en un cilindro graduado.
La obturación se logra con empacaduras, y todo el ensamblaje se apoya en una base tipo pedestal. Las Figs. 10 y 11 muestran las unidades estándar producidas por diferentes fabricantes.
Es posible aplicar presión utilizando un medio fluido no peligroso, bien sea un gas o un líquido. Los filtros prensa están equipados con reguladores de presión y también se pueden obtener filtros prensa con bombonas de presión portátiles, cartuchos de presión de pequeñas dimensiones o medios para utilizar la presión hidráulica.
[
] [
]
Viscosidad Plastica,= lectura para600 rpm lectura para 300 rpm cP
−
Punto de Cedencia, = lectura para
300 rpm Visc. Plastica lb / 100 ft2 −
Viscosidad Aparente, =lectura para 600 rpm
2
b.
Figura 6 - Viscosímetro de manivela
Figura 7 - Viscosímetro accionado por motor de 12 voltios
Figura 8 - Viscosímetro accionado por motor de 115 voltios
Para obtener resultados correlativos, se utilizará el mismo espesor del papel de filtro apropiado de 90 milímetros, Whatman No. 50, S&S No. 576 u otro equivalente.
Nota: Los resultados al emplear la mini-prensa o prensa de área reducida no se correlacionan directamente con los obtenidos al utilizar la prensa de tamaño estándar.
Nota: El filtro prensa API de baja temperatura/baja presión debe tener un área de filtro de 4520 milímetros cuadrados a 4640 milímetros cuadrados, lo cual significa un diámetro de 75,86 milímetros a 76,86 milímetros. La empacadura del filtro prensa es el factor determinante del área de filtro. Se recomienda someter a prueba la empacadura utilizada con un calibrador cónico que tenga los valores máximo (76,86 milímetros) y mínimo (75,86 milímetros) marcados. Si se determina que la empacadura del filtro prensa está fuera de estos intervalos (más grande o pequeña que las marcas), entonces ésta deberá desecharse.
c. Temporizador: para intervalos de 30 minutos d. Cilindro graduado (VC: Volumen Contenido): 10 centímetros cúbicos o 25 centímetros cúbicos.
5.11.2 Procedimiento - Prueba a Baja Presión - Baja Temperatura
El siguiente es el procedimiento de la prueba de baja temperatura/baja presión:
a. Asegúrese de que cada pieza de la celda,
especialmente la rejilla, esté limpia y seca, y que las empacaduras no estén deformes o gastadas. Vierta la muestra de lodo en la celda hasta ½ de pulgada (13 milímetros) de la parte superior de la celda (para minimizar la contaminación del filtrado con CO2) y complete el ensamblaje con el papel de filtro en su lugar.
b. Coloque un cilindro graduado seco por debajo del tubo de drenaje, para que reciba el filtrado. Cierre la válvula de alivio y ajuste el regulador de manera tal que se aplique una presión de 100 ± 5 libras por pulgada cuadrada (690 ± 35 kilopascales) en 30 segundos o menos. El período de prueba se inicia en el momento de la aplicación de la presión.
c. Al final de los 30 minutos, mida el volumen de filtrado. Interrumpa el flujo que pasa por el regulador de presión y abra cuidadosamente la válvula de alivio. El intervalo de tiempo, si no es de 30 segundos, deberá registrarse.
d. Registre el volumen de filtrado en centímetros cúbicos (con una precisión de 0,1 centímetros cúbicos) como filtrado API, y también registre la temperatura inicial del lodo en oF (oC). Guarde el filtrado para ser posteriormente sometido a las correspondientes pruebas químicas.
e. Saque la celda de su soporte, asegurándose primero de que se haya liberado toda la presión. Con extremo cuidado para guardar el papel de filtro sin perturbar el revoque, desmonte la celda y deseche el lodo. Lave el revoque sobre el papel, con un chorro de agua suave.
f. Mida y registre el espesor del revoque con una precisión de 1/32 de pulgada (0,8 milímetros). g. Si bien las descripciones del revoque suelen ser subjetivas, anotaciones como “duro”, “blando”, “gomoso”, “firme”, etc. pueden transmitir
información importante sobre la calidad de dicho revoque.
5.12 PRUEBA A ALTA TEMPERATURA - ALTA PRESION
5.12.1 Equipo - Prueba a Alta Temperatura - Alta Presión
PRECAUCION: Los equipos de todos los fabricantes
no tienen la misma capacidad para manejar las mismas temperaturas y presiones. Es esencial que se sigan al pie de la letra las recomendaciones de los fabricantes en relación a los volúmenes, temperaturas y presiones de las muestras. De lo contrario, se pueden producir daños personales graves.
El equipo siguiente se utiliza para la prueba de alta temperatura/alta presión:
Filtro prensa de alta temperatura/alta presión: consiste en una fuente controlada de presión (CO2 o nitrógeno), reguladores, una celda de lodos capaz de contener presiones de trabajo de 600 a 1300 libras por pulgada cuadrada, un sistema para calentar la celda, una celda presurizada de recolección, capaz de mantener una contrapresión apropiada (ver Tabla 2) y evitar así la evaporación del filtrado, y un soporte
adecuado. Las Figs 12 y 13 muestran las unidades disponibles. La celda de lodos tiene un receptáculo para termómetro, empacaduras resistentes al aceite, un soporte para el medio filtrante y una válvula en el tubo de entrega del filtrado, para controlar el flujo desde la celda. Puede ser necesario cambiar las empacaduras de manera frecuente.
PRECAUCION: Los cartuchos de óxido nitroso no
se deben utilizar como fuentes de presión para la filtración a alta temperatura y alta presión (HTHP). Bajo estas condiciones, el óxido nitroso puede detonar en presencia de grasa, aceite o materiales carbonáceos. Los cartuchos de óxido nitroso deberán ser empleados exclusivamente para los Análisis de Carbonato de Tren de Gas Garrett.
h. Medio filtrante:
1. Papel de filtro Whatman No. 50 u otro equiva-lente, para temperaturas de hasta 400o F (204 o C). 2. Disco poroso Dynalloy X-5 u otro equivalente, para temperaturas por encima de 400 o F (204 o C). Se requiere un disco nuevo para cada prueba. i. Temporizador : intervalos de 30 minutos j. Termómetro: hasta 500o F (260 o C)
k. Cilindro graduado (VC): 25 centímetros cúbicos o 50 centímetros cúbicos
f. Mezcladora de alta velocidad
5.12.2 Procedimiento -Temperatura hasta 300o F (149 o C)
El siguiente es el procedimiento para la prueba de alta temperatura/alta presión hasta 300o F (149 o C). a. Coloque el termómetro en el receptáculo de la camisa y precaliente hasta 10o F (6o C) por encima de la temperatura deseada. Ajuste el termostato para mantener la temperatura deseada.
b. Agite la muestra de lodo durante 10 minutos en la mezcladora de alta velocidad. Vierta la muestra de lodo en la celda correspondiente, procurando no llenar hasta más de ½ pulgada (13 milímetros) de la parte superior, para permitir la expansión. Instale el papel de filtro.
c. Complete el ensamblaje de la celda y, con las válvulas superior e inferior cerradas, coloque este ensamblaje en la camisa de calentamiento. Lleve ahora el termómetro al receptáculo en la celda de lodo. d. Conecte la celda colectora de alta presión a la válvula inferior y ajuste bien en su lugar.
e. Conecte una fuente de presión regulada a la válvula superior y la celda colectora y ajuste bien en su lugar.
f. Manteniendo las válvulas cerradas, ajuste los reguladores superior e inferior en 100 libras por pulgada cuadrada (690 kilopascales). Abra la válvula superior aplicando 100 libras por pulgada cuadrada (690 kilopascales) al lodo. Mantenga esta presión hasta que se estabilice la temperatura deseada. El tiempo de calentamiento de la muestra en la celda de filtración nunca deberá exceder una hora.
g. Cuando la muestra llegue a la temperatura deseada, aumente la presión en la unidad de presión superior hasta 600 libras por pulgada cuadrada (4140 kilopascales) y abra la válvula inferior para iniciar la filtración. Recoja el filtrado durante 30 minutos, manteniendo la temperatura seleccionada dentro de
±5o F (±3o C). Si la contrapresión aumenta por encima de 100 libras por pulgada cuadrada (690 kilopascales) durante la prueba, reduzca
cuidadosamente la presión sacando una porción del filtrado. Registre el volumen total, la temperatura, la presión y el tiempo.ahora el termómetro al receptáculo en la celda de lodo.
h. El volumen de filtrado deberá corregirse en base a un área de filtración de 7,1 pulgadas cuadradas (4580 milímetros cuadrados). Si el área de filtración es de 3,5 pulgadas cuadradas (2258 milímetros cuadrados), duplique el volumen de filtrado y registre.
i. Al final de la prueba, cierre las válvulas superior e inferior en la celda de lodos. Purgue la presión de los reguladores.
Figura 10 - Filtro prensa con presurización de cartucho de CO2
PRESURIZACION DE NITROGENO PRESURIZACION CON CARTUCHO DE CO2
PRECAUCION: La presión en la celda de lodo aún
será de unos 500 libras por pulgada cuadrada (3450 kilopascales). Mantenga la celda en posición vertical y enfríe hasta la temperatura ambiente antes de desmontar. Purgue la presión de la celda antes de desmontar.
j. aque la celda de la camisa de calentamiento, pero primero verifique que las válvulas superior e inferior estén bien cerradas y que no haya presión en los reguladores. Con extremo cuidado para no dañar el papel de filtro, coloque la celda en posición vertical, abra la válvula para purgar la presión del interior de la celda y abra esta última. Deseche el lodo y saque el revoque. Lave el revoque sobre el papel, utilizando un chorro suave de agua.
k. Mida y registre el espesor del revoque con una precisión de 1/32 de pulgada (0,8 milímetros). 5.12.3 Procedimiento - Temperatura por
encima de 300o F (149 o C)
PRECAUCION: Los equipos de todos los fabricantes
no se pueden emplear por encima de 300o F (149o C). Averigüe el margen nominal de temperatura/presión de trabajo para los equipos a utilizar. De lo contrario, podrían producirse daños personales graves.
Las pruebas a altas temperaturas y presiones requieren precauciones de seguridad adicionales. Todas las celdas de presión deben tener válvulas de alivio manuales. Las camisas de calentamiento deben estar equipadas con un fusible de seguridad en caso de recalentamiento y un mecanismo de interrupción por termostato. La presión de vapor de la fase líquida de los lodos es un factor de diseño cada vez más crítico, a medida que aumentan las temperaturas de prueba. La Tabla 2 muestra las presiones del vapor de agua a diferentes temperaturas.
El siguiente es el procedimiento para las pruebas de alta temperatura/alta presión por encima de 300o F(149 o C):
a. Coloque el termómetro en el receptáculo de la camisa y precaliente hasta 10oF (6oC) por encima de
la temperatura deseada. Ajuste el termostato para mantener la temperatura correcta.
b. Agite la muestra de lodo durante 10 minutos en la mezcladora de alta velocidad. Vierta la muestra de lodo en la celda correspondiente, procurando no llenar hasta más de 1,5 pulgadas (38 milímetros) de la parte superior, para permitir la expansión. Instale el medio filtrante apropiado (ver 5.3.1, punto b).
c. Complete el ensamblaje de la celda y, con las válvulas superior e inferior cerradas, coloque este ensamblaje en la camisa de calentamiento. Lleve ahora el termómetro al receptáculo en la celda de lodo. d. Conecte la celda colectora de alta presión a la válvula inferior y ajuste bien en su lugar.
e. Conecte una fuente de presión regulada a la válvula superior y a la celda colectora. Ajuste bien en su lugar.
f. Manteniendo las válvulas inferior y superior cerradas, aplique la contrapresión recomendada (Tabla 2) para la temperatura de prueba, a ambas válvulas. Abra ahora la válvula superior, aplicando la misma presión al lodo mientras calienta. Mantenga esta presión hasta que se logre y estabilice la temperatura de prueba.
g. Cuando la temperatura de la muestra alcance la temperatura de prueba, aumente la presión en la válvula superior en 500 libras por pulgada cuadrada (3450 kilopascales) por encima de la contrapresión que se ha venido manteniendo, y abra la válvula inferior para iniciar la filtración. Recoja el filtrado durante 30 minutos, manteniendo la temperatura de prueba dentro de ±5o F ( ±3o C) y también
manteniendo una contrapresión apropiada. Si esta última comienza a subir, es posible reducirla sacando con mucho
Tabla 2:
L
LIMITE de las Pruebas
cuidado una pequeña porción del filtrado. El tiempo de calentamiento de la muestra en la celda de filtración nunca deberá exceder un total de una hora. h. Una vez transcurrido el tiempo de la prueba, cierre las válvulas inferior y superior y purgue la presión de los reguladores. Deje que el filtrado se enfríe, durante un mínimo de 5 minutos, para evitar la evaporación, y después drene cuidadosamente y registre el volumen total. También registre la
temperatura, las presiones y el tiempo. Asegúrese de
que todo el filtrado haya tenido tiempo suficiente para drenar desde el recipiente colector.
PRECAUCION: La presión dentro de la celda de
filtración aún será de unas 500 libras por pulgada cuadrada (3450 kilopascales). Mantenga la celda en posición vertical y enfríe hasta la temperatura ambiente antes de desmontar. Purgue la presión de la celda antes de desmontar. De lo contrario, se pueden producir daños personales graves.
Contrapresión mínima recomendada
Temp. de prueba Presión del vapor Contrapresión mín.
oF oC psi kPa psi kPa
212 100 14,7 101 100 690 250 121 30 207 100 690 300 149 67 462 100 690 a350 177 135 932 160 1104 a 400 204 247 1704 275 1898 a 450 232 422 2912 450 3105
a No exceder las recomendaciones de los fabricantes de equipos para las temperaturas, presiones y volúmenes máximos.
Figura 12 - Filtro prensa de alta temperatura, I Figura 13- Filtro prensa de alta temperatura, II Normales” de campo...
i. Saque la celda de la camisa de calentamiento, pero primero verifique que las válvulas superior e inferior estén bien cerradas y que no haya presión en los reguladores. Con extremo cuidado para no dañar el papel de filtro, coloque la celda en posición vertical, abra la válvula para purgar la presión del interior de la celda y abra esta última. Deseche el lodo y saque el revoque.Lave el revoque sobre el papel, utilizando un chorro suave de agua.
j. Mida y registre el espesor del revoque con una precisión de 1/32 de pulgada (0,8 milímetros).
6.12Agua, aceite y sólidos
6.13 DESCRIPCION
El instrumento de retorta ofrece un medio para la separación y medición de los volúmenes de agua, aceite y sólidos contenidos en una muestra de lodo de base agua. En el método de la retorta, un volumen conocido de una muestra de lodo completo se calienta para evaporar los componentes líquidos que después se condensan y recogen en un recipiente colector graduado. Los volúmenes de líquido se determinan directamente a partir de la lectura de las fases para el agua y el aceite, en el recipiente colector. El volumen total de los sólidos (suspendidos y disueltos) se obtiene por la diferencia entre el volumen total de la muestra menos el volumen de líquido. Es necesario realizar algunos cálculos para determinar el volumen de sólidos suspendidos, pues los sólidos disueltos serán retenidos en la retorta. También se pueden calcular los volúmenes relativos de los sólidos de baja gravedad y el material densificante. Conocer la concentración y la composición de los sólidos resulta fundamental para el control de la viscosidad y la filtración en los lodos de base agua.
6.14 EQUIPO
El equipo siguiente se utiliza para separar y medir los volúmenes de agua, aceite y sólidos.
a. Instrumento de retorta (Figs. 14 y 15)
Generalmente, las retortas vienen en dos tamaños (10 centímetros cúbicos y 20 centímetros cúbicos). Las especificaciones de las mismas son:
1. Taza de muestra
Tamaño de la taza de muestra
2. Condensador líquido - una masa suficiente como para enfriar los vapores de agua y aceite por debajo de su temperatura de evaporación, antes que salgan del condensador
3. Dispositivo de calentamiento - Con suficiente potencia en vatios como para elevar la temperatura de la muestra por encima del punto de evaporación de los componentes líquidos, dentro de un tiempo de 15 minutos, sin hacer que los sólidos pasen al recipiente colector.
4. Control de temperatura - es conveniente contar con un control de temperatura, el cual deberá ser capaz de limitar la temperatura de la retorta a 930
±70o F (500 ± 20o C). b. Colector de líquidos
1. Cilindro graduado o tubo
2. Material - transparente e inerte al aceite, el agua, las soluciones salinas y que resista temper-aturas de hasta 90 o F (32 o C).
3. Especificaciones de las graduaciones: Tamaño
c. Lana de acero fina (es decir, No. 000)
Volumen total 10 cm3 20 cm3 Precisión ±0,05 cm3 ±0,10 cm3 Precisión 10 cm3 20 cm3 ±0,10 cm3 ±0,2 cm3 Graduación 0,10 cm3 0,20 cm3 Método de calibración VC (volumen contenido a 20 o C)
Figura 14 - Retorta para determinar el contenido de líquidos y sólidos
Nota: La “Lana de Acero Líquido” y otros productos similares no se recomiendan para esta aplicación.
d. Grasa de silicón para alta temperatura (utilizada para roscas y lubricación).
e. Limpiadores de tubería
f. Cuchillo de vidriero o espátula con una hoja que encaje en las dimensiones interiores de la taza de muestra.
g. Antiespumante
6.15 PROCEDIMIENTO
NOTA: Este procedimiento variará ligeramente dependiendo del tipo de retorta utilizado. Consulte las instrucciones del fabricante en relación al procedimiento completo.
a. Asegúrese de que la taza de la muestra de retorta, el canal del condensador y el recipiente colector estén limpios, secos y que se hayan enfriado después de cualquier uso anterior.
1. El interior de la taza de muestra y la tapa deben encontrarse muy limpios antes de cada prueba. Periódicamente, también deberá pulirse ligera-mente el interior de la taza de muestra, utilizando lana de acero.
2. El canal del condensador también deberá lim-piarse y secarse antes de cada prueba, utilizando limpiadores de tuberías. Cualquier acumulación de material en el condensador puede disminuir su efi-ciencia y causar lecturas erróneas para el volumen líquido.
b. Recoja una muestra representativa de lodo de base agua y permita que se enfríe hasta unos 80o F (26o C). Tamice la muestra a través del cedazo de malla 20 en el embudo Marsh, para sacar el material derivado de la pérdida de circulación, ripios grandes o escombros. c. Si la muestra de lodo contiene gas o aire, agregue 2 a 3 gotas de agente antiespumante a unos 300 centímetros cúbicos de lodo y agite lentamente durante 2 a 3 minutos, para liberar los gases.
d. Lubrique las roscas en la taza de muestra y el tubo condensador con una capa ligera de grasa de silicón, para así evitar la pérdida de vapor a través de las roscas y facilitar el desmontaje del equipo y su limpieza al final de la prueba.
e. Introduzca un anillo de lana de acero en la cámara, por encima de la taza de muestra, sin apretarlo
demasiado. Utilice suficiente lana de acero como para evitar que los sólidos pasen al recipiente colector de líquido (la experiencia lo ayudará a saber cuánto es suficiente).
f. Llene la taza de muestra con lodo de base agua, libre de gas, como se describe en el punto c.
g. Cuidadosamente coloque la tapa sobre la taza de muestra y permita que el exceso de muestra salga por el orificio que está en dicha tapa, para garantizar que la taza contenga el volumen correcto de muestra. h. Con la tapa bien sujeta en su lugar, limpie el exceso de muestra que haya manchado la taza y su tapa. Después de limpiar, asegúrese de que las roscas de la taza aún estén cubiertas con grasa de silicón, y que el orificio en la tapa no se encuentre obstruido. i. Enrosque la taza de muestra en la cámara de la retorta, con su condensador.
j. Coloque un recipiente colector limpio y seco bajo el tubo de descarga del condensador.
k. Caliente la retorta y observe el líquido que va saliendo del condensador. Continúe calentando durante diez minutos después del momento en que ya no se recoja más condensado.
l. Saque el recipiente colector. Observe si hay sólidos en el líquido recuperado. Si es así, esto
significa que el lodo completo ha pasado desde la taza de muestra y la prueba deberá repetirse.
m. Lea los volúmenes de agua y aceite en el colector de líquido, una vez que se haya enfriado hasta la temperatura ambiente. Registre los volúmenes (o el porcentaje en volumen) del agua y el aceite recogidos. 6.16 CALCULOS
El siguiente es el cálculo que se aplica:
a. Utilizando el volumen medido de aceite y agua y el volumen de la muestra original de lodo completo (10 centímetros cúbicos o 20 centímetros cúbicos), calcule el porcentaje en volumen del agua, el aceite o los sólidos totales en el lodo, de la manera siguiente:
Porcentaje de agua en volumen (Vw):
Porcentaje de aceite en volumen (Va):
Porcentaje de sólidos en la retorta, en volumen (Vs ):
NOTA: El porcentaje en volumen para los sólidos de la retorta, antes indicado, es simplemente la diferencia del agua más el aceite y el volumen total de la muestra (10 centímetros cúbicos o 20 centímetros cúbicos). Esta diferencia representa los sólidos suspendidos (material densificante y de baja gravedad) y los materiales disueltos (como la sal). Si el lodo no ha sido tratado y es lodo de base agua, este porcentaje en volumen correspondiente a los sólidos es solamente el de los sólidos suspendidos.
b. Se requieren cálculos adicionales para determinar el porcentaje en volumen correspondiente a los sólidos suspendidos y relacionarlos con los volúmenes relativos de sólidos de baja gravedad y material densificante. Para realizar estos cálculos, se requiere contar con datos precisos en cuanto al peso del lodo y la concentración de cloruro.
donde:
Porcentaje en volumen correspondiente a los sólidos de baja gravedad:
donde:
Nota: (Pf = 1 + 0,00000109 Cs) basado en el cloruro de sodio
Porcentaje en volumen del material densificante (Vb):
La concentración de los sólidos de baja gravedad, el material densificante y los sólidos suspendidos se puede calcular de la manera siguiente:
donde:
7.16Arena
7.17 DESCRIPCION
El contenido de arena en el lodo es el porcentaje en volumen de las partículas con más de 74 micrones. Este contenido se mide utilizando un equipo de cedazo de arena ( ver Fig. 16).
7.18 EQUIPO
Utilice el equipo siguiente para medir el contenido de arena en el lodo:
a. Cedazo de malla 200, con 2,5 pulgadas (63,5 milímetros) de diámetro
b. Embudo para el cedazo
Vss = porcentaje en volumen corres-pondiente a
los sólidos suspendidos
Cs = concentración del cloruro, miligramos por
litro
Vb
g=
porcentaje en volumen corres-pondiente a los sólidos de baja gravedad V 100 (volumen de agua, cm ) volumen de la muestra, cm w 3 3 = V 100 (volumen de aceite, cm ) volumen de la muestra, cm a 3 3 = Vs = 100–(Vw+Vo) Vss = Vs - Vw C C s s 1680 000 1 21. . − ,
[
]
Vbg b - bg ) + ( - )Vss - 12 Wm ( f o )Vo = 1 100 − − ( P P Pf Pb Pf P P W m =peso del lodo, libras por galón
Pf =
densidad del filtrado, gramos por centímetro cúbico
Pb = densidad del material densificante, gramos
por centímetro cúbico
Pbg = densidad de los sólidos de baja gravedad, gramos por centímetro cúbico (utilice 2,6 si la desconoce)
Po = densidad del aceite, gramos por centímetro
cúbico (utilice 0,84 si la desconoce)
Cbg = 3,49 (Pbg) (Vbg ) Cb = 3,49 (Pb) (Vb ) Css = Cbg + Cb
Cbg = concentración de los sólidos de baja
gravedad, libras por barril
Cb = concentración del material densificante,
libras por barril
Css = concentración de los sólidos suspendidos, libras por barril
c. Tubo de vidrio para medición, con marca para el volumen de lodo a utilizar. El tubo está graduado desde 0 a 20%, para poder leer directamente el porcentaje de arena.
7.19 PROCEDIMIENTO
El siguiente es el procedimiento para medir el contenido de arena en el lodo:
a. Llene el tubo de medición con el lodo, hasta la marca que indica “lodo”. Agregue agua hasta la marca siguiente. Cierre la boca del tubo y agite vigorosamente.
b. Vierta la mezcla en el cedazo limpio y húmedo. Deseche el líquido que pasa a través del cedazo. Agregue más agua al tubo, agite y nuevamente vierta en el cedazo. Repita hasta que el tubo quede limpio. Lave la arena retenida en el cedazo para sacar el lodo remanente.
c. Coloque el embudo al revés, sobre la parte superior del cedazo. Lentamente, invierta el ensamblaje e introduzca la punta del embudo en la boca del tubo de vidrio. Lave la arena llevándola al tubo, mediante un rociado muy suave de agua a través del cedazo. Deje que la arena se sedimente. En las graduaciones del tubo, lea el porcentaje en volumen correspondiente a la arena.
d. Registre el contenido de arena en el lodo, en porcentaje de volumen. Registre la fuente de la muestra del lodo, es decir, por encima de la zaranda, fosa de succión, etc. Los sólidos gruesos, diferentes de la arena, serán retenidos en el cedazo (como el
material de pérdida de circulación) y la presencia de los mismos deberá ser tomada en cuenta.
8.19Capacidad del azul de metileno
8.20 DESCRIPCIONLa capacidad de azul de metileno correspondiente a un fluido de perforación es un indicio de la cantidad de arcillas reactivas (bentonita y/o sólidos de
perforación) presentes, según se determina en base a una prueba con azul de metileno (MBT). La capacidad de azul de metileno ofrece una estimación de la capacidad total de intercambio catiónico (CEC) de los sólidos en los fluidos de perforación. La capacidad de azul de metileno y la capacidad de intercambio catiónico no son necesariamente equivalentes, pues la primera generalmente es un poco menor que la segunda.
El procedimiento consiste en agregar una solución de azul de metileno a la muestra del fluido de
perforación (la cual ha sido tratada con peróxido de hidrógeno y acidificada) hasta que se observa la saturación, cuando se forma un “halo” del colorante alrededor de una gota de suspensión de sólidos sobre un papel de filtro. Para los sólidos de perforación y la bentonita comercial se pueden realizar procedimientos similares a los empleados para los fluidos de
perforación, con el propósito de obtener una estimación de la cantidad de cada tipo de sólido Figura 16 - Equipo para la determinación del
presente en el fluido (ver Práctica Recomendada API 13I).
Además de las arcillas reactivas, los fluidos de perforación frecuentemente contienen otras
substancias que adsorben el azul de metileno. Se puede aplicar un pretratamiento con peróxido de hidrógeno (ver 8.3, punto b), para eliminar el efecto de materiales orgánicos como los lignosulfonatos, lignitos, polímeros celulósicos, poliacrilatos y similares.
8.21 EQUIPO
Se requiere el equipo siguiente para realizar la prueba con azul de metileno:
a. Solución de azul de metileno: 3,20 gramos de azul de metileno de grado reactivo (C16H18N3SCl)/L (1 centímetro cúbico = 0,01miliequivalente) (CAS # 61-73-4).
Nota: El contenido de humedad del azul de metileno de grado reactivo se determinará cada vez que se prepare la solución. Seque una porción de 1.000 gramos del azul de metileno hasta llegar a un peso constante a 200 ± 5oF (93 ± 3o C). Realice la corrección apropiada en el peso del azul de metileno que se utilizará para preparar la solución, de la manera siguiente:
b. Peróxido de hidrógeno: solución al 3% (CAS #7722-88-5)
c. Acido sulfúrico diluido; aproximadamente 5 N d. Jeringa (VP: Volumen Proporcionado): 2,5 centímetros cúbicos o 3 centímetros cúbicos e. Matraz Erlenmeyer: 250 centímetros cúbicos f. Bureta (VP): 10 centímetros cúbicos, micropipeta: 0,5 centímetros cúbicos, o pipeta graduada: 1
centímetro cúbico
g. Cilindro graduado (VP): 50 centímetros cúbicos h. Varilla de agitación
i. Plancha caliente
j. Papel de filtro Whatman No. 1, u otro equivalente
8.22 PROCEDIMIENTO
El siguiente es el procedimiento para la prueba con azul de metileno:
a. Agregue 2,0 centímetros cúbicos del fluido de perforación (o un volumen suficiente de dicho fluido para trabajar con 2-10 centímetros cúbicos de solución de azul de metileno) a 10 centímetros cúbicos de agua, en el matraz Erlenmeyer. Para asegurar que se están agregando exactamente 2,0 centímetros cúbicos, utilice el procedimiento siguiente:
1. La jeringa deberá tener una capacidad de más de 2 centímetros cúbicos, generalmente 2,5 o 3 centímetros cúbicos. Si utiliza una jeringa más grande, no será necesario sacar el aire atrapado en la misma.
2. Se sacará el aire o gas atrapado en el fluido de perforación (Ver Apéndice D). Agite el fluido de perforación para romper el gel y, rápidamente, succione el fluido de perforación con la jeringa. Después, lentamente, descargue nuevamente el contenido de la jeringa en el fluido de perforación, manteniendo la punta sumergida.
3. Nuevamente, succione el fluido de perforación en la jeringa, hasta que el extremo del émbolo se encuentre en la última graduación de la misma (por ej., en la línea de 3 centímetros cúbicos de la jeringa de 3 centímetros cúbicos).
4. Saque 2,0 centímetros cúbicos del fluido de perforación empujando el émbolo hasta que su extremo se encuentre, exactamente, a 2 cen-tímetros cúbicos de la última marca de la jeringa. Así, en una jeringa de 3 centímetros cúbicos, sería en la línea de 1 centímetro cúbico.
b. Agregue 15 centímetros cúbicos del peróxido de hidrógeno al 3% y 0,5 centímetros cúbicos del ácido sulfúrico. Hierva suavemente durante unos 10 minutos, pero no permita que se consuma el líquido. Diluya con agua hasta unos 50 centímetros cúbicos. c. Añada el azul de metileno al matraz, en
incrementos de 0,5 centímetros cúbicos. Si, en base a pruebas anteriores, se conoce la cantidad aproximada de solución de azul de metileno que se requiere para alcanzar el punto final, entonces se puede añadir el
Peso de la muestra = 3,20
peso de la muestra seca a tomar, g
azul de metileno en incrementos mayores (1-2 centímetros cúbicos), al inicio de la titulación. Después de cada adición de la solución, agite el contenido del matraz durante unos 30 segundos. Mientras los sólidos aún están suspendidos, saque una gota del líquido utilizando la varilla de agitación y colóquela sobre el papel de filtro. El punto final de la titulación se alcanza cuando el colorante se presenta como una anillo azul o turquesa alrededor de los sólidos, como se observa en la Fig. 17.
d. Cuando se detecte la mancha azul extendiéndose desde la gota, agite el matraz durante otros 2 minutos y coloque otra gota en el papel de filtro. Si aún se observa el anillo azul, el punto final ha sido alcanzado. Si no aparece el anillo azul, entonces repita el
procedimiento anterior (ver punto c), hasta que una gota tomada después de 2 minutos muestre la coloración azul.
8.23 CALCULOS
Registre la capacidad de azul de metileno (MBT) del fluido de perforación, calculada de la manera siguiente:
Alternativamente, la capacidad de azul de
metileno puede registrarse como bentonita equivalente en libras por barril (en base a una bentonita con una
Capacidad de
azul de metileno,= azul de metileno, cm fluido de perforacion, cm cm / cm 3 3 3 3 HUMEDAD
SOLIDOS DE LODO COLOREADOS
SOLIDOS DE LODO COLOREADOS PUNTO FINAL HUMEDAD COLORANTE LIBRE, NO ADSORBIDO NO ADSORBIDO)
(NO HAY COLORANTE LIBRE,
DESPUES DE 2 MIN.
SOLUCION AGREGADA DE AZUL DE METILENO
a El colorante libre que se detecta inmediatamente después de agregar el sexto cm3 se adsorbe después de 2 minutos e indica que el punto final aún no se ha logrado.
Figura 17 - Ensayos por gotas para la determinación del punto final en la titulación con azul de metileno
capacidad de intercambio catiónico de 70 meq/100 gramos), de la manera siguiente:
Nota: La bentonita equivalente en libras por barril obtenida en las Ecuaciones 1 o 2 no es igual a la cantidad de bentonita comercial en el fluido de perforación. Las arcillas reactivas en los sólidos de perforación contribuyen con esta cantidad, así como también la bentonita comercial. Consulte API PR 13I, Sección 9, para información adicional sobre cómo estimar la cantidad de bentonita comercial y sólidos de perforación que se encuentran presentes.
9.23pH
9.24 DESCRIPCION
Las mediciones del pH de los fluidos de perforación (o del filtrado), que se realizan en el campo, y los ajustes a ese mismo pH, son
fundamentales para el control de dichos fluidos de perforación. Las interacciones de las arcillas, la solubilidad de los diferentes componentes y contaminantes y la efectividad de los aditivos, así como el control de los procesos de corrosión por sulfuro y ácidos, dependen del pH.
El término “pH” denota el logaritmo negativo de la actividad del ión hidrógeno, H+, en soluciones acuosas (la actividad y la concentración son iguales solamente en soluciones diluidas):
Para el agua pura a 75oF (24o C), la actividad del ión hidrógeno [H+] es 10-7 moles/litro y el pH = 7. Este sistema se denomina “neutro”, porque la actividad del ión hidróxilo [OH-] es también 10-7 moles/litro. En sistemas acuosos, a 24oC, el producto de los iones [H+ ] x [OH -] es 10-14 (una constante). En consecuencia, un aumento en H+ denota una disminución similar en [OH-]. Un cambio en el pH igual a una unidad indica un cambio de diez veces en [H+] y [OH-]. Las soluciones con un pH menor que 7
se denominan “ácidas” y aquéllas con un pH mayor que 7 se conocen como “básicas”o “alcalinas”.
El método recomendado para la medición del pH de un fluido de perforación consiste en utilizar un medidor de pH con electrodo de vidrio. Este método es preciso y arroja valores de pH confiables, pues no presenta interferencias cuando se utiliza un sistema de electrodos de alta calidad con un instrumento
apropiadamente diseñado. Existen instrumentos de pH muy robustos con compensación automática de la pendiente en base a la temperatura y se prefieren antes que los instrumentos de ajuste manual.
NOTA: El en campo se utiliza papel y palillos de pH, que suministran la información deseada a través de diferentes colores, pero éstos no son los métodos recomendados, pues son confiables sólo en lodos de base agua muy simples. Los sólidos del lodo, las sales y químicos disueltos, además de los líquidos de color oscuro, causan errores graves en los valores obtenidos con estos papeles indicadores de pH. La precisión es, generalmente, de 0,5 unidades de pH.
9.25 EQUIPO
Se requiere el equipo siguiente:
a. Medidor de pH: potenciómetro de milivoltios, calibrado para mostrar las unidades de pH, para la medición del potencial entre un electrodo de membrana de vidrio y un electrodo estándar de “referencia”. El instrumento deberá ser
(preferiblemente) resistente al agua, los golpes y la corrosión, además de portátil. Las especificaciones son:
1. Escala de pH: 0 a 14
2. Tipo de electrónica: estado sólido (preferible) 3. Fuente de potencia: baterías (preferible) 4. Escala de temperaturas de operación:
32-150oF (0 -66o C)
5. Lectura: digital (preferible) 6. Resolución: 0,1 unidades de pH 7. Precisión: ±0,1 unidades de pH 8. Repetibilidad: 0,1 unidades de pH 9. Ajustes
a. Compensación de “temperatura” del sistema de electrodo
b. “Pendiente” del sistema de electrodo (preferible)
Bentonita equivalente , lb/bbl 5 az ul de metileno, cm
3
( )
fluido de pe rforacion , cm3
---=
Bentonita equivalente, kg/m3g=2 85 bentonita equivalente, lb/bbl, ( )
(1)
(2)