Informe 4 De Laboratorio 2s1r34

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

FILTRADO PRENSA API BAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION Las medidas del comportamiento de la filtración y las características del revoque formado sobre la pared del pozo de un fluido de perforación, son fundamentales para el control y tratamiento de los fluidos de perforación, así como también varias características del filtrado, como el contenido de aceite, agua o emulsión. Estos factores se ven afectados por los tipos y cantidades de sólidos en el fluido y sus interacciones físicas y químicas, las cuales a su turno se ven afectadas por cambios de temperaturas y presiones. La cantidad de filtrado que pasa del lodo hacia la formación es muy importante en cuanto a la cantidad como a la calidad del filtrado. Se efectúa con el instrumento llamado FILTRO PRENSA API, el cual determina el volumen de líquido que pasa a través de un filtro en un tiempo determinado, cuando está sometido el sistema a una cierta presión de trabajo.

1.REVOQUE El revoque (enjarre, película o costra de lodo), es una capa delgada formada por la deposición de los sólidos del lodo de perforación en la pared del pozo; deposición que es causada por la presión de la columna de lodo en una perforación sobre balance (Overbalanced Drilling). El revoque depende de los siguientes factores: 1. Sólidos (cantidad y tipo), figura 4a 2. Tamaño 3. Forma 4. Distribución y 5. Compresibilidad (la habilidad de deformarse bajo presión)

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MUD CAKE

EJEMPLO DE REVOQUES EN FUNCION DEL PORCENTAJE DE LOS SOLIDOS 1.1PROBLEMAS POTENCIALES RELACIONADOS CON EL ESPESOR EXCESIVO DEL REVOQUE: 1. Puntos apretados en el pozo que causan un arrastre excesivo. 2. Mayor pistoneo debido a la reducción del espacio anular libre. 3.

Pegadura por presión diferencial de la columna de perforación debido a la mayor superficie de o y al desarrollo rápido de las fuerzas de adhesión causado por la tasa de filtración más alta.

4. Dificultades con la cementación primaria debido al desplazamiento inadecuado del revoque. 5.

Mayor dificultad para bajar el revestidor

2. FILTRADO

4. LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION (PET-217) FILTRADO PRENSA API BAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION Es la cantidad de fluido que invade la formación por acción de la presión de la columna de lodo. En un lodo base agua el filtrado lo compone el agua que fluye a través del revoque hacia la roca permeable. La filtración ocurre cuando cualquier formación permeable es expuesta al lodo de perforación, a una presión mayor a la presión de formación. La presión causa que el filtrado fluya a través de la roca y deposite los sólidos del lodo en la pared del pozo (revoque), como se muestra en la figura 4b. Por lo tanto, existen dos tipos de problemas; aquellos debidos a la invasión de filtrado y aquellos debidos a la deposición del revoque. Los problemas causados por la invasión de filtrado no son problemas de perforación, sino problemas de evaluación de formación y terminación de pozos.

MUESTRA DE COMO OCURRE EL FILTRADO

CARACTERISTICAS DEL FILTRADO 2.1 PROBLEMAS POTENCIALES RELACIONADOS CON LA INVASIÓN EXCESIVA DE FILTRADO:

4. LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION (PET-217) FILTRADO PRENSA API BAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION 1. Daños a la formación causados por la invasión de filtrado y sólidos. La zona dañada está ubicada a una profundidad demasiado grande para que pueda ser reparada mediante perforación o acidificación. Los daños pueden consistir en precipitación de compuestos insolubles, cambios de humectabilidad, cambios de permeabilidad relativa respecto al aceite o al gas, taponamiento de la formación por finos o sólidos, y el hinchamiento de las arcillas insitu. 2. Prueba inválida de muestreo del fluido de la formación. Las pruebas de flujo del fluido de la formación pueden dar resultados que se refieren al filtrado y no a los fluidos del yacimiento. 3. Dificultades en la evaluación de la formación causadas por la invasión excesiva de filtrado, la mala transmisión de las propiedades eléctricas a través de revoques gruesos, y posibles problemas mecánicos al bajar y recuperar las herramientas de registro. Propiedades erróneas medidas por las herramientas de registro (midiendo propiedades alteradas por el filtrado en vez de las propiedades de los fluidos del yacimiento). 4. Las zonas de aceite y gas pueden pasar desapercibidas porque el filtrado está desplazando a los hidrocarburos, alejándolos del pozo, lo cual dificulta su detección. La filtración se presenta generalmente según las condiciones de circulación como: • Filtración dinámica. Que se presenta cuando el fluido circula en el pozo. • Filtración estática. Que se presenta cuando el fluido se encuentra en reposo. No hay un método exacto para medir la filtración dinámica por lo tanto la parte del trabajo del ingeniero se basa en la determinación de la filtración estática mediante pruebas de filtrado. Por experiencia debe determinarse el valor de los filtrados con que deben trabajarse en el campo para no tener problemas en la operaciones de perforación sobre todo para zonas de baja presión, puesto que los filtrados elevados en el agujero pueden causar problemas como el taponamiento de las arenas o disminución de la producción por la invasión de excesivo filtrado en zonas productoras o cercanas a éstas. Los revoques dinámicos son más delgados y más sólidos que los revoques estáticos. A medida que la perforación continúa, el pozo está sujeto a condiciones dinámicas. 2.2 FILTRACIÓN DINÁMICA La filtración dinámica es sensiblemente diferente de la filtración estática, muchas veces con tasas de filtración considerablemente más altas. No existe ninguna correlación directa entre las medidas de filtración estática de API y ATAP y la filtración dinámica.

La experiencia ha demostrado que un lodo que demuestra buenas características de filtración estática y estabilidad tendrá un rendimiento satisfactorio bajo las condiciones

4. LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION (PET-217) FILTRADO PRENSA API BAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION reales de perforación, indicando que la pérdida de filtrado dinámica está comprendida dentro de un rango satisfactorio. La filtración comienza tan pronto como la barrena expone la roca permeable. Un sobrebalance de la presión hidrostática causará el flujo inmediato del filtrado dentro de la formación a una velocidad elevada. A medida que la filtración continúa, los sólidos más grandes de lodo sellan las formaciones porosas y un revoque empieza a formarse bajo condiciones dinámicas. El equilibrio del revoque es determinado principalmente por las características de los sólidos del lodo (tamaño, composición y concentración de las partículas), y en menor parte por las condiciones hidráulicas (flujo turbulento o laminar) y la viscosidad del filtrado. Los revoques dinámicos son más delgados y más sólidos que los revoques estáticos. A medida que la perforación continúa, el pozo está sujeto a condiciones dinámicas. Una vez que los portamechas pasan más allá de la formación permeable, las condiciones de flujo laminar normalmente predominan y las fuerzas de erosión hidráulica disminuyen. Durante las conexiones y los viajes, las condiciones estáticas depositan un revoque estático y las tasas de filtración disminuyen (raíz cuadrada del tiempo). Cuando se reanuda la circulación, el revoque estático depositado sobre el revoque dinámico comienza a desgastarse (quizás totalmente, según las condiciones hidráulicas) hasta que se logre de nuevo el equilibrio a una tasa de filtración constante. Como con la filtración estática, los fluidos y los revoques que contienen una cantidad suficiente de bentonita de alta calidad producen las más bajas tasas de filtración, los revoques más delgados y las características globales de filtración más deseables. 2.3 FILTRACIÓN ESTÁTICA La filtración estática ocurre bajo condiciones estáticas, es decir en cualquier momento en que el lodo no está circulando. El revoque esta relacionado con problemas de filtración y perforación. Los factores de interés son: espesor, permeabilidad, lubricidad y textura del revoque. El espesor del revoque puede incrementarse con un alto contenido de sólidos en el lodo y dependiendo de la calidad de estos sólidos la permeabilidad del revoque puede también ser baja. La baja permeabilidad y una capa delgada del revoque son situaciones deseadas.

2.3.1 PRUEBAS DE FILTRACION ESTATICA

4. LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION (PET-217) FILTRADO PRENSA API BAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION Estas pruebas son usadas para indicar la calidad del revoque y el volumen de perdida de fluido de un lodo de perforación bajo condiciones especificas. Las características de la filtración son afectadas por los tipos de y cantidades de sólidos y interacciones sus físicas y químicas. Para la realización del experimento se tienen los equipos mostrados en las figuras 4d y 4e. El primero operado con cartuchos de dióxido de carbono y el segundo operado con un botellón de aire comprimido.

3. FACTORES QUE AFECTAN LA FILTRACION 3.1 PRESIÓN Si el medio filtrante es constante la cantidad de filtrado varía con la raíz cuadrada de la presión. Si el lodo tiene una cantidad de material coloidal adecuado, entonces con el 100% del aumento de presión la pérdida de fluido (filtrado) no aumentará en más del 10%, en cambio en una distribución coloidal pobre los resultados son un incremento rápido y elevado en el valor de la filtración. 3.2 TEMPERATURA Un aumento en la temperatura produce un incremento en el filtrado. El aumento de la temperatura disminuye la viscosidad de la fase fluida continua, lo que hace que se pierda más fluido si todos los otros factores permanecen constantes, además puede causar que algunas arcillas se floculen y aumenten el valor de la filtración. Esto puede deberse a cambios en el

4. LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION (PET-217) FILTRADO PRENSA API BAJA TEMPERATURA/BAJA PRESION medio iónico que rodea a las partículas de arcilla o a cambios en la solubilidad del sistema. A temperaturas bajas, un aumento de la temperatura puede disminuir el filtrado, permitiendo mejor hidratación y aumentando la dispersión de las partículas coloidales.

Efecto de la Temperatura en la perdida de filtrado 3.3 DISPERSIÓN Una adecuada dispersión de las partículas coloidales arcillosas en el lodo, es esencial para un buen control del filtrado. Cuando se tiene un lodo disperso se tienen grupos de partículas uniformemente dispersas lo que asegura buenas propiedades de filtración. En cambio cuando se tiene un lodo floculado se tienen agregados no uniformes de partículas coloidales en agrupamientos no uniformes, tal situación asegura un filtrado alto. 3.4 TIEMPO El volumen de filtrado es directamente proporcional a la raíz cuadrada del tiempo de filtración para una determinada presión y temperatura; si nosotros graficamos el volumen de filtrado (V) versus la raíz cuadrada del tiempo (t) resulta una linea recta donde sin hacer caso de cualquier error constante tal error aparece desde el punto donde la línea corta el eje del volumen filtrado puede encontrarse una expresión matemática que describa esa proporcionalidad. De esta manera se tiene que éste enunciado reducido a su más simple expresión se escribe como:

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El filtrado de acuerdo a las especificaciones API, debe tomarse en treinta minutos. Si el filtrado se toma en otro tiempo debe reportarse en que tiempo se realizó. Así por ejemplo, si tomamos un tiempo de prueba de 7,5 minutos tendremos que :

Razón por la cual es común tomar el filtrado a solo 7,5 minutos, teniéndose el filtrado API producto de éste valor multiplicado por dos para obtener el equivalente a 30 minutos. Este valor de filtrado a 7,5 y 30 minutos respectivamente en la práctica presenta variaciones, dependiendo de la naturaleza de los fluidos.

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

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4. FILTRO PRENSA API Este tipo de filtrado se lo realiza según normas API a las siguientes condiciones:

PRESION = 100 Psi TEMPERATURA = Temperatura ambiente

FILTRO PRENSA API Para la prueba API de pérdida de fluido a baja temperatura/ baja presión se emplea un filtro prensa API estándar, presurizado hasta un diferencial de 100 psi. La presión se puede aplicar con un medio fluido no peligroso, bien sea gas o líquido, o el nuevo montaje de presión hidráulica de contrapeso. Debido al riesgo de explosión no se debe usar oxigeno comprimido como una fuente de presión, pues en presencia de petróleo el oxigeno se puede combinar en una mezcla explosiva que puede incendiar el filtro.Para obtener resultados correlativos, se empleará el mismo espesor de un papel de filtro apropiado, de 9 cm, Whatman No. 50, u otro equivalente.