Perforación: Influencia del campo magnético en la suspensión de sólidos en lodos base agua

Hidráulica de pozos. Hidrocarburos. Caudal. Temperatura. Densidad. Filtrado. Variables

  • Enviado por: Carlos
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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Introducción

El acondicionamiento magnético de fluidos esta abriendo un nuevo capitulo en el tratamiento, transporte y producción de los mismos. La tecnología magnética ha sido aplicada con éxito en el tratamiento de crudos parafínicos y en el control de sólidos en aguas de enfriamiento e inyección.

Los altos costos de una perforación se deben principalmente al costo del equipo y del lodo. Obtener y mantener un “buen lodo” involucra contrarrestar las variaciones inapropiadas de los distintos factores que influyen en el comportamiento del fluido. Un lodo de perforación con densidad y capacidad de suspensión y transporte de sólidos óptimos evita problemas tales como pegas diferenciales y baja tasa de penetración.

El lodo al igual que el agua y la parafina es una sustancia diamagnética susceptible de ser tratada magnéticamente. En esta investigación se estudió y analizó el efecto del magnetismo sobre los lodos de perforación base agua. Se lograron mejorar las propiedades reológicas y el filtrado, manteniéndose las otras propiedades constantes.

En las propiedades de algunas de las propiedades de lodos base agua se aplicó el diseño experimental y se adecuo el modelo físico escalado de laboratorio para que simulara un sistema de circulación.

El modelo suministra diferentes intensidades de campo magnético y su versatilidad permite su uso en campo y laboratorio. en este ultimo puede determinarse la intensidad, el tamaño y la ubicación de las herramientas que se usaría para mejorar la suspensión y transporte de sólidos durante la perforación.

Desarrollo de las pruebas y resultados

Mediante el diseño factorial se estimo para los dos modos de campo (Modo I y M) un conjunto de pruebas, contando cada una de ellas con tres variables de influencia o independientes, tales como : caudal, intensidad de capo magnético y temperatura. En l a experimentación se escogieron dos niveles (alto y bajo) diferentes para cada variable independiente.

  • Caudal : Se seleccionó 300 GPM para el nivel bajo y 450 GPM para el nivel alto, valores que cubren el rango de caudales usuales en los campos petroleros.

  • Intensidad del campo magnético : Se asigno 5.0 Kilgauss al nivel bajo y 15.0 Kilgauss al nivel alto, magnitudes de campo que se encuentran dentro del rango de los imanes permanentes del mercado..

  • Temperatura : El nivel bajo correspondió a la temperatura ambiente (60°F) y el nivel alto a 120 °F, valores que cubren un gran rango de valores de temperatura de pozo desde superficie hasta fondo.

Las variables dependientes afectadas por la magnetización fueron :

  • Viscosidad Aparente, Va

  • Gel Final, GF

  • Punto de cedencia, YP

  • Filtrado API

  • Relación punto de cedencia- viscosidad plástica (YP/VP)

Adicionalmente se estudiaron otras variables dependientes como pH, densidad y torta de lodo.

en general, las pruebas se realizaron determinando las posibles combinaciones entre los niveles de las variables de influencia para cada modo de campo magnético con el fin de observar al influencia de este sobre las propiedades del lodo no tratado. Luego la evaluación del tratamiento magnético consistió en comparar las propiedades o variables dependientes con el lodo tratado.

Los lodos tratados y su respectiva evaluación porcentual fueron :

Lodo base (L.B.) Agua + bentonita

VARIABLE

%

INCREMENTO MAXIMO

%

REDUCCION MINIMA

Va

18.0

26.2

GF

44.4

27.8

YP

42.1

52.6

YP/VP

43.3

44.4

FILTRADO

----

15.2

Lodo base +agente pesante (L.B + AP)

VARIABLE

%

INCREMENTO MAXIMO

%

REDUCCION MINIMA

Va

17.3

17.3

GF

26.1

8.7

YP

88.2

-----

YP/VP

101.7

-----

FILTRADO

----

18.1

Lodo base + viscosificante (L.B +V)

VARIABLE

%

INCREMENTO MAXIMO

%

REDUCCION MINIMA

Va

-----

49.4

GF

-----

39.0

YP

-----

58.1

YP/VP

5.1

27.0

FILTRADO

10.2

3.4

Lodo base + controlador de filtrado (L.B + CF)

VARIABLE

%

INCREMENTO MAXIMO

%

REDUCCION MINIMA

Va

----

38.2

GF

----

66.7

YP

----

66.7

YP/VP

----

56.9

FILTRADO

----

17.1

En cuanto al efecto del tratamiento magnético sobre el pH y la densidad, los resultados obtenidos fueron :

TIPO DE LODO

pH

DENSIDAD

VI

RM(%)

IM (%)

VI

RM(%)

IM(%)

LB

8.45

2.6

0.2

8.7

0.6

0.2

LB+AP

8.45

0.6

2.9

10.0

2.1

----

LB+V

8.32

0.5

2.0

8.71

0.7

0.1

LB+CF

7.00

1.5

3.4

8.78

1.1

----

VI = Valor inicial

RM = Reducción máxima

IM = incremento máximo

CONCLUSIONES

  • Con el tratamiento magnético se mejoran las propiedades reológicas (viscosidad aparente, punto de cedencia, gel final, relación punto de cedencia-viscosidad plástica) y se reducen las perdidas de filtrado de los lodos agua+bentonita+agente pesante (fig. 1)

CAUDAL ALTO

CAMPO MAGNETICO (B)

CAUDAL BAJO

CAMPO MAGNETICO (B)

figura 1 Efecto del campo magnético sobre YP a temperatura alta y caudales bajo

(LODO BASE + AGENTE PESANTE)

  • En sistema de lodo agua +bentonita (lodo base) es posible controlar ( incrementar o reducir) la viscosidad aparente, el gel final y el punto de cedencia aplicando diferentes intensidades de campo magnético independientemente de la temperatura, Además, se reduce el volumen de filtrado API independiente al caudal y al temperatura(fig. 2)

CAUDAL ALTO

CAMPO MAGNETICO (B)

CAUDAL BAJO

CAMPO MAGENTICO (B)

Figura 2. Efecto del campo magnético sobre filtrado a temperatura alta y caudales alto

y bajo.

(LODO BASE)

  • En el sistema lodo agua + bentonita +agente pesante, el campo magnético permite controlar la viscosidad aparente y el gel final indistintamente de la temperatura, aumentándose el punto de cedencia y la relación punto de cedencia - viscosidad plástica, y reduciéndose el filtrado parra todas las condiciones de caudal y temperatura (fig. 3)

TEMPERATURA BAJA

TEMPERATURA ALTA

figura 3 valoración del efecto del campo magnético sobre Gel final en terminos del promedio de porcentajes de variación

(LODO BASE + AGENTE PESANTE)

  • En el sistema lodo agua + bentonita + viscosificante, el vector campo magnético reduce el efecto del viscosificante sobre las propiedades reológicas ( fig. 4)

CAUDAL ALTO

CAMPO MAGNETICO (B)

CAUDAL BAJO

CAMPO MAGENTICO (B)

figura 4 Efecto del campo magnético sobre YP a temperatura alta y caudales alto y bajo

(LODO BASE +VISCOSIFICANTE)

  • Para el lodo agua + bentonita + controlador de filtrado, el campo magnético disminuye las propiedades reológicas y el filtrado (fig. 5)

CAUDAL ALTO

CAMPO MAGNETICO (B)

CAUDAL BAJO

CAMPO MAGENTICO (B)

Figura 5 Efecto del campo magnético sobre filtrado a temperatura alta y caudales alto y bajo

(LODO BASE + CONTROLADOR DE FILTRADO)

  • Tratándose magnéticamente el lodo de perforación base agua se reduce filtrado en la misma proporción que se obtiene al agregar controlador de filtrado, con la ventaja que simultáneamente se mejora la capacidad del lodo de mantener sólidos en suspensión. Esto puede significar reducción de costos y del potencial contaminante del lodo.

  • Aplicar el tratamiento magnético en campo para mejorar la capacidad de suspensión de sólidos en lodos agua + bentonita y agua + bentonita + agente pesante, y como reemplazo del controlador de filtrado.

INFLUENCIA DEL CAMPO MAGNETICO EN LA SUSPENSION

DE SOLIDOS EN LODOS BASE AGUA

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE PETROLEOS

NEIVA

1999

INFLUENCIA DEL CAMPO MAGNETICO EN LA SUSPENSION

DE SOLIDOS EN LODOS BASE AGUA

Trabajo presentado como requisito nota parcial en la

asignatura de PERFORACION.

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE PETROLEOS

NEIVA

1999

BIBLIOGRAFIA

Boletín CIT # 3. INSTITUTO COLOMBIANO DEL PETROLEO