La prueba de filtrado API es una prueba estandarizada en todo el mundo. A grandes rasgos el procedimiento de prueba de prensa de filtro API consiste en presurizar una muestra de lodo en una cámara mientras se mide el volumen de filtrado que pasa a través del papel de filtro durante un período de tiempo específico. La calidad y el grosor de la torta de filtración depositada en el papel de filtro también se verifica después de que el dispositivo se haya desmontado para su limpieza.

Con la prueba API se pueden determinar dos condiciones:

• El volumen de filtrado que va a invadir la formación.
• La calidad del revoque o costra que se forma en la pared del pozo.

Estas dos variables son de suma importancia, pues nos dejan saber factores que son determinantes en la estabilidad del pozo en el que estamos trabajando, daño de formación y otros datos que el especialista en lodos evalúa para realizar los tratamientos necesarios para mantener el hueco estable y la formación con mínima invasión

En esta ocasión comparamos el rendimiento del agua, un sistema de base agua con polímero y bentonita y lo recomendado, bentonita más PAC (Celulosa Polyanionica) producido por American Drilling Fluids (HI PAC RD). Se presurizaron los lodos a 100 psi, un equivalente a la presión que se puede generar en un pozo de 70 metros de profundidad, por media hora.

Como resultado podemos apreciar que, desde un inicio, el agua no es para nada eficiente, filtrando aun antes de someter las cámaras a presión y vaciándose casi de inmediato una vez sometida a ella. Los lodos de agua bentonita, pemiten contener el filtrado pero el volumen sigue siendo alto y no es el recomendado para mantener la estabilidad del hueco y reducir la invasión.

Sin embargo, el lodo compuesto de bentonita mas PAC HI PAC RD es mucho más eficiente, conteniendo el filtrado más rápido y disminuyendo el volumen de filtrado considerablemente. Así mismo, en cuanto a la calidad del revoque, el revoque producido por el lodo de polímero es muy permeable. La calidad del lodo conformado de bentonita más PAC HI PAC RD produce una costra mas firme que el lodo conformado solamente por bentonita.

Podemos concluir de esta prueba de filtrado API que el lodo más eficiente es el lodo conformado por bentonita más PAC HI PAC RD, el cual garantiza una calidad de revoque de mayor eficiencia que los otros lodos que comúnmente podemos encontrar en el campo, alcanzando esto a través de una reducción considerable del volumen de filtrado producido por el lodo de perforación.

Producto utilizado:

HI PAC RD

La recirculación de recortes en perforación diamantina es un problema recurrente y es probablemente el factor mas importante de problemas en el hoyo y falla de herramientas.

El uso de piletas de sedimentación naturales (pozas o piscinas en el piso) en general agrava el problema.

Un control efectivo de sólidos es por lo tanto un factor crítico en cualquier operación de perforación.

Revisaremos algunos aspectos teóricos generales y propuestas de soluciónes prácticas para este problema.

VELOCIDAD DE GENERACIÓN DE RECORTES

Es raro encontrar en operaciones a personal involucrado en perforación (perforistas, supervisores) que sepan que cantidad de recortes se están generando durante la perforación.

La masa de estos recortes, dependerá del área de corte (área kerf) de la herramienta de perforación y de la densidad de la roca perforada.

A continuación, se muestra una tabla, donde se indican la masa de recortes generados por metro, para los diámetros de corte más usados en perforación diamantina.

Es impresionante la cantidad de recortes que se generan durante la perforación y en el caso de perforación diamantina lo es aún más, por el hecho que estos recortes son muy finos, lo que representa un gran desafío su remoción del sistema. Su eliminación para evitar ser recirculados es por lo tanto un factor crítico.

NATURALEZA DE LOS SÓLIDOS PERFORADOS

El tamaño de los sólidos generados durante la perforación dependerá del método de perforación, de las características de la roca perforada, de la dinámica del fluído, etc.

La tabla a continuación muestra la clasificación general aceptada respecto a los sólidos por tamaño.

En operaciones de perforación que se realizan con triconos o brocas PDC, el recorte generado variía en tamaño desde fino a coarse (grueso) con una pequeña proporción de ultrafinos, por lo tanto, la remoción de recortes se da mayoritariamente por una combinación de separadores de naturaleza mecánica (hidrociclones, zarandas, desarenadores, deslimadores y en algunos casos centrifugas).

Cada uno de estos equipos separa en forma progresiva de mayor a menor tamaño un gran porcentaje de los sólidos generados, permitiendo recircular el lodo por grandes espacios de tiempo usando un mínimo de dilución.

En las operaciones de coreo[2] sin embargo, los solidos perforados entran mayoritariamente en la categoría de ultrafino y coloidal, lo que hace necesario el uso de grandes piletas que permitan un «tiempo de residencia[3]» prolongado que facilite la sedimentación.

En años recientes ha habido una tendencia creciente a la eliminación de las «pozas naturales» (las que se construyen en el suelo) para reducir el impacto ambiental y también reducir los costos de rehabilitación. Estas pozas han sido reemplazadas por tanques de materiales tales como plástico, fibra, aluminio, etc que favorezcan los aspectos logísticos, pero que en contrapartida deben ser construidos en volúmenes pequeños para favorecer su manipulación y traslado.

El tamaño reducido de estos depósitos (500-5000 lts), hacen que el proceso de sedimentación sea pobre y que la tasa de recirculación de recortes sea alta.

[1] 1 Micrón es igual a 0.001 mm. 1 mm es igual a 1000 Micrones.                                                                                [2] Perforación de exploración con recuperación de núcleo.                                                                                            [3] Tiempo que dura el fluido en una pileta o piscina antes de pasar a la otra o ser succionado por la bomba.

VELOCIDAD DE SEDIMENTACION DE RECORTES

La velocidad de sedimentación de recortes en un fluído en reposo, puede determinarse a través de la ley de Stoke que en su forma más simple está dada por:

Dónde:

•  Vs = Velocidad de sedimentación (m/s)
• g = aceleración de la gravedad (m/s²)
• r = Diámetro del recorte (m)
• Pc = Densidad del recorte (kg/m³)
• Pm =Densidad del lodo (kg/m³)
• U =Viscosidad del lodo (Pa*s)

A partir de la ley de Stoke, se pueden inferir algunas conclusiones a priori:

• A mayor tamaño, mayor velocidad de sedimentación
• A mayor densidad del recorte, mayo velocidad de sedimentación
• A mayor viscosidad del fluido, menor velocidad de sedimentación
• A mayor densidad del fluido, menor velocidad de asentamiento

Podemos entender entonces porque el uso de polímeros floculantes (al favorecer la coagulación y/o floculación) mejora la velocidad de asentamiento porque aumenta el tamaño de la partícula. Así mismo podemos interpretar el porque el uso de desarenadores, deslimadores, hidrociclones, entre otros, es efectivo porque al incrementar «artificialmente» el valor de «g» aumenta en gran medida la velocidad de sedimentación.

En otro blog encontrarás la parte 2 de este artículo. Esperamos que te sea de mucha utilidad y recuerda que siempre puedes darnos una llamada telefónica o enviarnos un email si durante tus operaciones te surge alguna duda o inquietud. En ADF estamos para ayudarte.