ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE LA IMPLEMENTACIÓN DE...

ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE LA IMPLEMENTACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE AGUA PARA EL MEJORAMIENTO DE SUS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS EN LA ZONA DE OVERBURDEN DEL

CAMPO CHICHIMENE EN LA FORMACIÓN CARBONERA.

RAFAEL RICARDO CORDOBA PERDOMO

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS

PROGRAMA DE INGENIERIA DE PETRÓLEOS BOGOTA D.C

2020

ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE LA IMPLEMENTACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE AGUA PARA EL MEJORAMIENTO DE SUS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS EN LA ZONA DE OVERBURDEN DEL

CAMPO CHICHIMENE EN LA FORMACIÓN CARBONERA.

RAFAEL RICARDO CORDOBA PERDOMO

Proyecto integral de grado para optar el título de INGENIERO DE PETROLEOS

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD AMÉRICA

FACULTAD DE INGENIERÍAS PROGRAMA DE INGENIERIA DE PETRÓLEOS

BOGOTA D.C 2020

3

DIRECTIVAS DE LA UNIVERSIDAD

Presidente de la Universidad y Rector del Claustro.

Dr. Mario Posada García-Peña

Vicerrector de Desarrollo y Recursos Humanos.

Dr. Luis Jaime Posada García-Peña

Vicerrectora Académica y de Posgrados.

Dra. Ana Josefa Herrera Vargas

Secretaria general

Dra. Alexandra Mejía Guzmán Decano de Facultad de Ingeniería.

Ing. Julio César Fuentes Arismendi Director de Programa Ingeniería de Petróleos.

Ing. Juan Carlos Rodríguez Esparza

4

CONTENIDO

pág.

INTRODUCCIÓN 16

1. SINOPSIS 19

2 MARCO TEÓRICO 20

2.1. FLUIDO DE PERFORACIÓN 20

2.1.1. Concepto 20

2.1.2. Funciones. 20

2.1.2.1. Retirar los recortes del pozo. 20

2.1.2.2. Controlar las presiones de la Formación. 21

2.1.2.3. Suspender y descargar los recortes. 21

2.1.2.4. Obturar las formaciones permeables. 21

2.1.2.5. Mantener la estabilidad del pozo. 21

2.1.2.6. Minimizar los daños de formación 21

2.1.2.7. Enfriar, lubricar, apoyar la broca y la sarta de perforación 21

2.1.2.8. Transmitir energía hidráulica a las herramientas y a la broca. 21

2.1.2.9. Asegurar una evaluación adecuada de la formación. 22

2.1.2.10. Controlar la corrosión. 22

2.1.2.11. Facilitar la cementación y el completamiento del pozo 22

2.1.2.12. Minimizar el impacto al medio ambiente. 22

2.1.3. Fluidos de Perforación Base Agua. 22

2.1.4. Propiedades de los Fluidos de Perforación. 23

2.1.4.1. Propiedades Físicas. 23

2.1.4.2. Propiedades Químicas. 26

2.2. GENERALIDADES DE LAS LUTITAS 26

2.2.1. Inhibición de lutitas 26

2.3 . METODO PUENTEANTE 27

2.3.1. Regla de Abram. 27

2.4. NANOTECNOLOGÍA 27

2.4.1. Nanopartículas de Sílice. 28

2.5. GENERALIDADES DE LA CUENCA DE LOS LLANOS ORIENTALES 29

3. METODOLOGÍA 31

3.1. REVISIÓN DE BIBLIOGRAFÍA 32

3.2. SELECCIÓN DE ADITIVOS 32

5

3.3. SELECCIÓN CONCENTRACIÓN DE NANOPARTICULAS 33

3.4. SELECCIÓN DE EQUIPOS 38

3.5. FORMULACIÓN DEL LODO 39

3.6. PREPARACIÓN DEL LODO 44

3.7. CORRER PRUEBAS 45

3.7.1. Densidad. 45

3.7.2. pH. 46

3.7.3. Conductividad. 46

3.7.4. Lubricidad. 47

3.7.5. Reología. 48

3.7.6. Filtración. 49

3.7.6.1. Filtrado API. 49

3.7.6.2. Filtración de alta temperatura y presión (HPHT). 49

3.7.6.3 Filtración por prueba de taponamiento de permeabilidad (PPT). 50

3.7.7. Pruebas químicas. 51

3.7.7.1. Alcalinidad Pf y Mf. 51

3.7.7.2. Concentración de Cloruros. 51

3.7.7.3. Dureza Cálcica. 51

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 53

4.1. GRAFITO 54

4.2. COMBINACIONES 60

4.3. SELECCIÓN DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN 63

4.4. COMPLEMENTO PRUEBAS 63

4.4.1. Acreción y Dispersión. 63

4.4.2. Hinchamiento lineal 65

5. EVALUACIÓN ECONOMICA 66

5.1. VALOR PRESENTE NETO (VPN) 68

5.2. TASA DE INTERES DE RETORNO (TIR) 68

5.3. TIEMPO DE RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN 69

6. CONCLUSIONES 70

7. RECOMENDACIONES 71

BIBLIOGRFÍA 72

6

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Percentiles y Regla de Abram 27

Tabla 3. Diseño Experimental de las pruebas 34

Tabla 4. Pruebas del lodo Overburden con Nanopartícula 1 35

Tabla 5. Pruebas del lodo Overburden con Nanopartícula 2 36

Tabla 6. Pruebas con Nanopartículas 1 y 2 con lote de producto nuevo 37

Tabla 7. Formulación Grafito 39

Tabla 8. Formulación Gilsonita 40

Tabla 9. Formulación CaCO3 M600 41



Tabla 12. Preparación por aditivo 44

Tabla 13. Grafito Nanopartícula 1 54

Tabla 14. Grafito Nanopartícula 2 56

Tabla 15. Mejores Grafito Nanopartícula 1 y 2 58

Tabla 16. Combinados Nanopartícula 1 61

Tabla 17. Combinados Nanopartícula 2 62

Tabla 18. Acreción y Dispersión 64

Tabla 19. Costos de Aditivos Químicos para la formulación seleccionada 66

Tabla 20. Gastos 67

Tabla 21. Flujo de Caja 67

7

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

pág. Fotografía 1. Balanza de lodos presurizada. 23 Fotografía 2. Viscosímetro OFITE Modelo 800. 24 Fotografía 3. Filtro Prensa. 25 Fotografía 4. pH-metro de electrodo de vidrio. 25 Fotografía 5. Conductímetro. 46 Fotografía 6. Lubricímetro. 47

8

LISTA DE FIGURAS

pág. Figura 1. Columna Estratigráfica del Campo Chichimene. 30 Figura 2. Diagrama de Flujo. 31

9

LISTA DE GRÁFICAS

pág. Gráfica 1. Filtrado HPHT (Grafito Nanopartículas 1). 55 Gráfica 2. Filtrado API (Grafito Nanopartícula 1). 55 Gráfica 3. Filtrado PPT (Grafito Nanopartícula 1). 55 Gráfica 4. Filtrado HPHT (Grafito Nanopartícula 2). 57 Gráfica 5. Filtrado API (Grafito Nanopartícula 2). 57 Gráfica 6. Filtrado PPT (Grafito Nanopartícula 2). 57 Gráfica 7. Filtrado HPHT (Grafito Nanopartícula 1 y 2). 59 Gráfica 8. Filtrado API (Grafito Nanopartícula 1 y 2). 59 Gráfica 9. Filtrado PPT (Grafito Nanopartícula 1 y 2). 59 Gráfica 10. Hinchamiento. 65

10

LISTA DE ECUACIONES

pág. Ecuación 1. Conversión de unidades de gravedad específica. 46 Ecuación 2. Factor de Corrección. 47 Ecuación 3. Coeficiente de Lubricidad. 48 Ecuación 4. Viscosidad Plástica. 48 Ecuación 5. Yield Point. 48 Ecuación 6. Yield Stress. 49 Ecuación 7. Filtrado HPHT. 50 Ecuación 8. Filtrado PPT. 51 Ecuación 9. Valor Presente Neto (VPN). 68

11

LISTA DE ANEXOS

pág. ANEXO A. GILSONITA. 75 ANEXO B. CaCO3 M600. 82 ANEXO C. CaCO3 M325. 89 ANEXO D.CaCO3 M200. 96

12

GLOSARIO1

ALCALINIDAD: es la concentración de iones solubles en agua que puede neutralizar ácidos ARCILLAS: es un conjunto o familia de minerales complejos y reactivos que contienen silicatos de magnesio y aluminio combinados en una estructura laminar. DENSIDAD DEL LODO: materia medida como masa por volumen unitario, expresado en libras por galón (lb/gal), kilogramos por litro (kg/l) y libras por pie cúbico (lb/ft3). Mantiene el fluido de formación fuera del pozo. DOG LEG: es un lugar específico por lo general desviado o de estructura muy amorfa en un pozo donde la trayectoria del mismo en el espacio tridimensional cambia rápidamente. (SLB) ESFUERZO DE GEL: es la capacidad o esfuerzo que tiene un fluido para formar geles y es reportada generalmente en lb/100 pies2. FILTRACIÓN: es el proceso de separación de sólidos suspendidos de su líquido, forzando el líquido a través de un medio poroso. FILTRADO: líquido forzado a través de un medio poroso durante el proceso de filtración. FLUIDO DE PERFORACIÓN: es cualquier líquido o gas con características físicas y químicas apropiadas, que circula por la sarta de perforación hasta la broca y vuelve a la superficie por el espacio anular. (PDVSA) LODO BASE AGUA: es un fluido de perforación en donde el agua es el medio de suspensión para los sólidos y constituye la fase continua. HINCHAMIENTO: es el efecto por el cual las partículas retienen agua por proceso de absorción y/o adsorción, incrementando su tamaño. PRUEBAS DE FLUIDOS: pruebas que determinan el estado o las condiciones del fluido de perforación. LUTITA: roca sedimentaria más abundante la cual es de granos finos, formada por la consolidación de partículas del tamaño de la arcilla y el limo, suele tener un alto porcentaje de cuarzo. (SLB).

1 INSTITUTO AMERICANO DEL PETRÓLEO. Manual de Fluidos de Perforación. Dallas Texas. 2001

13

MICRO-FRACTURAS: son formadas por tectónica de placas o al momento de perforar debido a que la roca es sometida a esfuerzo o a deformación. NANO-PARTÍCULAS: son partículas que tienen una dimensión menor a 100nm. ROLADO: proceso al cual un fluido de perforación es sometido a envejecimiento para simular condiciones de campo mediante una celda la cual se expone a un horno giratorio por 16 horas a 200°F REOLOGÍA: trata de la deformación de un fluido cuando es sometido a condiciones determinadas de presión y temperatura, la cual nos puede indicar las propiedades de un líquido. VISCOSIDAD: es a resistencia interna de un fluido al flujo. Este fenómeno puede atribuirse a las atracciones entre las moléculas de un líquido, constituyendo una medida de los efectos combinados de adhesión y cohesión, a los efectos de las partículas suspendidas y al ambiente líquido. VISCOSIDAD PLÁSTICA: la viscosidad plástica es una medida de la resistencia interna al flujo de fluido, atribuible a la cantidad, tipo y tamaño de los sólidos presentes en un fluido determinado.

14

RESUMEN Los fluidos de perforación son importantes en el desarrollo de operaciones de un campo petrolífero, debido a que sus funciones optimizan el desempeño de la perforación haciendo que los tiempos y costos de dicho proceso sean los más cortos y económicos posibles respectivamente; Se clasifican según sus componentes, es decir, base agua (WBM, water based mud) o base aceite (OBM, oil based mud). La inyección del lodo base agua puede generar inconvenientes debido a que al interactuar con la formación genera un hinchamiento en el caso de las arcillas y lutitas por su reactividad, alteración de la permeabilidad, daño de formación, hasta perder la estabilidad del pozo, para el caso de esta investigación se trabajó con un lodo base agua debido a que es responsable con el medio ambiente, sencillo de trabajar, así como de transportarlo. Al reformular el lodo trabajado actualmente se ve una gran reducción en los filtrados API, HPHT y PPT de 17,6%, 22,2% y 60,34% respectivamente, logrando las expectativas requeridas por la empresa y su posible implementación para el campo Chichimene ubicado en la cuenca de los llanos orientales. Según las pruebas realizadas con grafito y la Nanopartícula 1 (mejor formulación de lodo encontrada), se puede evidenciar un coeficiente de lubricidad de 0,176047 el cual sobre pasa las expectativas, debido a que el rango ideal es de 0,2 y lo que quiere decir este valor es que hay menos fricción entre fluido y la broca. El desarrollo experimental fue realizado en un laboratorio diseñado con los equipos necesarios para asegurar un óptimo resultado; El cual consiste en agregar un porcentaje en volumen de nanopartículas, mezclado con una concentración de aditivos básicos para crear un lodo y someterlo a diversas pruebas establecidas por las normas API 13B-1 así como API 13I, en donde se encuentran los procedimientos de las pruebas tales como API, Filtrado a alta presión y alta temperatura (HPHT), Taponamiento de permeabilidad (PPT), Reología, coeficiente de lubricidad, pruebas químicas y de tamaño de partícula (PSA), Hinchamiento, Acreción y Dispersión; con ello se determina si la nanopartícula usada y cambiando la concentración de ciertos aditivos, mejora el desempeño del fluido, sus propiedades fisicoquímicas y filtrado para una posible implementación por parte de la empresa al Campo Chichimene ubicado en la Cuenca de Los Llanos Orientales.

Palabras clave: Lodo de perforación, filtrado, nanopartículas, permeabilidad, fractura, daño de formación.

15

ABSTRACT Drilling fluids are important in the development of oil field operations, because their functions optimize drilling performance by making drilling times and costs as short and economical as possible respectively; they are classified according to their components, i.e. water based mud (WBM) or oil based mud (OBM). Injection of water-based mud can cause inconveniences because interacting with the formation generates a swelling in the case of clays and lutitas due to their reactivity, alteration of permeability, damage of formation, until losing the stability of the well, for the case of this research a water-based mud was worked on because it is environmentally responsible, easy to work with, as well as transporting it. Reshaping the currently worked mud sees a large reduction in API, HPHT and PPT filtering of 17.6%, 22.2% and 60.34% respectively, achieving the expectations required by the company and its possible implementation for the Chichimene field located in the eastern plains. According to tests performed with graphite and Nanoparticle 1 (best found mud formulation), a lubricity coefficient of 0.176047 can be evidenced which overpasses expectations, because the ideal range is 0.2 and what this value means is that there is less friction between fluid and the bit. Experimental development was carried out in a laboratory designed with the necessary equipment to ensure an optimal result; Which consists of adding a percentage in volume of nanoparticles, mixed with a concentration of basic additives to create a sludge and subject it to various tests established by API 13B-1 standards as well as API 13I, which contain the procedures of tests such as API, High Pressure and High Temperature Filtering (HPHT), Permeability Plugging (PPT), Rheology, Lubricity Coefficient, Chemical and Particle Size Tests (PSA), Swelling, Accretion and Scattering; this determines whether the nanoparticle used and changing the concentration of certain additives, improves the performance of the fluid, its physicochemical properties and filtering for possible implementation by the company to the Chichimene Field located in the Chichimene Camp located in the Eastern Plains. Keywords: Drilling sludge, filtering, nanoparticles, permeability, fracture, formation damage.

16

INTRODUCCIÓN Realizar la perforación de un pozo petrolero conlleva a estar en contacto permanente con una formación la cual se puede ver afectada; En la mayoría de campos petroleros estas formaciones pueden ser lutitas o arcillas, las cuales contienen muchos minerales arcillosos que al estar en contacto con agua sufren un hinchamiento generando la disminución del diámetro del hueco que se está perforando hasta el derrumbe del mismo; además de este impacto, en la perforación se pueden tener problemas para llegar a la zona de interés por la diversidad de rocas y la posible pérdida de equipos así como de fluido. La cuenca a la cual se quiere implementar el resultado de la investigación es la de los Llanos Orientales que está localizada al oriente de Colombia y comprende un área aproximada de 212.000 kilómetros cuadrados, se origina en la era Paleozoica contando con fallas normales formadas por una cuenca de apertura, dando la posibilidad a que sedimentos del cretácico se depositen; su evolución tectónica transcurre en tres eras tales como Paleozoica Mesozoica y Cenozoica; es una cuenca muy importante debido a que en ella se han perforado más de 1735 pozos y 90 campos productivos. Los problemas potenciales en esta cuenca y haciendo énfasis en la zona de overburden son: la limpieza del hueco por una posible sobrecarga en el anular, limpieza del BHA por presencia de Arcillas Plásticas/Hidratables, inestabilidad de la formación por falta de hidrostática o baja concentración de inhibidores o agentes sellantes, embotamiento a causa de la presencia de Arcillas solubles, perdida de circulación por presencia de Areniscas y por ultimo influjos causados por presiones de lodo mayores a la ejercida por la columna hidrostática del mismo2. Para mitigar los problemas de perforación, el lodo cumple un papel muy importante, debido a que, si se realiza una buena formulación del mismo, se puede llegar a retirar los recortes de perforación, controlar las presiones de formación, obturar formaciones permeables, mantener la estabilidad del pozo, minimizar el impacto del medio ambiente así como generar una retorta que no permita el paso de fluidos para que no se presente daño de formación. El lodo base agua es un fluido excelente para realizar una óptima perforación de campos petroleros, si se le agregan Nanopartículas la perforación sería mucho mejor, es más, las practicas con esta tecnología se ven reflejadas en diversos estudios que sean realizado; Borisov, et al. Realizaron seis pruebas con fluidos de perforación inversa a gran escala para proporcionar resultados confiables acerca del desempeño de la adición de nanopartículas en condiciones reales, aportando

2 ESCANDÓN LUIS, COLLAZOS JHONATAN, ENDO ADRIAN. QMAX SOLUTIONS COLOMBIA. Reporte

Final Fluido de Perforación. Bogotá, Colombia. 8 noviembre de 2017 [Citado en 17 marzo de 2019].

17

relaciones y concentraciones las cuales confirman que el uso de nanopartículas metálicas al 0.5% reduce las pérdidas totales de lodo entre un 22 a 34% y se consideró económicamente rentable para la industria.3 PRICE HOELSCHER, Katherine, et al. demuestra que el uso de sal saturada en los fluidos de perforación puede llevar a aumentos en la huella ambiental además de producir costos de tratamiento equivalentes entre el 2 y el 4% del costo del proyecto, por lo tanto decidieron usar nanopartículas de diferente naturaleza y su elección está basado en la regla de tercio de filtración, que consiste básicamente en seleccionar un tamaño de partícula de un tercio a una séptima parte del tamaño de abertura esto para constatar que la partícula ingrese en la grieta y así se acumulen muchas de estas, para lograr el sellamiento; según el estudio realizado se determinó que nanopartículas con un tamaño de poro de entre diez y treinta nanómetros tenían menor pérdida de fluido usando filtros de membranas de cien nanómetros, este trabajo da parámetros específicos en la metodología realizada obteniendo una concentración del 3% en peso de nanopartículas en el fluido de perforación.4

El objetivo general de esta investigación es el Análisis experimental de la implementación de nanopartículas en fluidos de perforación base agua para el mejoramiento de sus propiedades fisicoquímicas en la zona de overburden del Campo Chichimene en la formación carbonera. Los objetivos específicos fueron:

Describir los lodos base agua, el uso de la tecnología de nanopartículas y los tipos de nanopartícula que puedan ser útiles en el mejoramiento del desempeño del fluido de perforación.

Determinar la concentración de nanopartículas y otros aditivos necesarios para la formulación de un fluido de perforación base agua.

Evaluar el desempeño del fluido de perforación al adicionarle nanopartículas de diferente naturaleza comparándolo con el lodo actualmente utilizado.

Evaluar financieramente el uso de nanopartículas en la formulación de un fluido de perforación base agua, mediante el indicador financiero Valor Presente Neto (VPN) y Tasa Interna de Retorno (TIR).

La investigación lo que busca es la adición de nanopartículas al actual lodo de perforación trabajado en el Campo Chichimene para formaciones arcillosas mejorando las propiedades fisicoquímicas del lodo y el filtrado, reduciendo las microfracturas de las lutitas actuando como un efecto tapón, evitando influjos y manteniendo la estabilidad del pozo.

3 BORISOV, et al. A field application of nanoparticle-based invert emulsion drilling fluids. [en linea]. 2015,

[citado 2019-03-17]. Disponible en: <https://briefs.techconnect.org/wp-content/volumes/TCB2015v2/pdf/736.pdf>. 4 PRICE HOELSCHER,Katherine, et al. Application of Nanotechnology in drilling fluids. 2012. p. 1-7.

18

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Analizar experimentalmente la implementación de Nanopartículas en fluidos de perforación base agua para el mejoramiento de sus propiedades fisicoquímicas en la zona overburden del Campo Chichimene a nivel laboratorio. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Describir las generalidades y geología de la cuenca de los Llanos Orientales. 2. Describir los lodos base agua, el uso de la tecnología de nanopartículas y los

tipos de nanopartícula que puedan ser útiles en el mejoramiento del desempeño del fluido de perforación.

3. Determinar la concentración de nanopartículas y otros aditivos necesarios para la formulación de un fluido de perforación base agua.

4. Evaluar el desempeño del fluido de perforación al adicionarle nanopartículas de diferente naturaleza comparándolo con el lodo actualmente utilizado.

5. Evaluar financieramente el uso de nanopartículas en la formulación de un fluido de perforación base agua, mediante el indicador financiero Valor Presente Neto (VPN) y Tasa Interna de Retorno (TIR).

19

1. SINOPSIS El objetivo de este proyecto es analizar experimentalmente la posible implementación de nanopartículas en fluidos de perforación base agua para mejorar sus propiedades fisicoquímicas en la zona overburden del campo Chichimene en la formación carbonera. Con relación a lo anterior y teniendo en cuenta los objetivos específicos, en el marco teórico se desarrollarán los dos primeros los cuales tratan de: Las generalidades de la Cuenca de los Llanos Orientales y describir los lodos base agua, el uso de la tecnología de nanopartículas y los tipos de nanopartículas que puedan ser útiles en el mejoramiento del desempeño del fluido de perforación. Posteriormente en la Sección de Análisis de resultados se desarrollarán los siguientes objetivos específicos los cuales tratan de: Determinar la concentración de nanopartículas y otros aditivos necesarios para la formulación de un fluido de perforación base agua, evaluar el desempeño del fluido de perforación al adicionarle nanopartículas de diferente naturaleza comparándolo con el lodo actualmente utilizado y por último, evaluar financieramente el uso de nanopartículas en la formulación de un fluido de perforación base agua, mediante el indicador financiero Valor Presente Neto (VPN) y Tasa Interna de Retorno (TIR); esto con el fin de saber que tan viable es el proyecto para así realizar las respectivas conclusiones y recomendaciones del proyecto.

20

2. MARCO TEÓRICO En este segmento de la investigación se tocarán someramente aspectos acerca de los fluidos de perforación en general, fluidos de perforación base agua, nanopartículas y generalidades de las lutitas. 2.1 FLUIDO DE PERFORACIÓN 2.1.1 Concepto. El fluido de perforación también llamado lodo de perforación, es un líquido o gas que circula a través de la sarta de perforación hasta la broca y regresa a la superficie por el espacio anular; Este lodo tiene características físicas y químicas, agua, petróleo y gas o combinaciones de agua y petróleo con cierto porcentaje de sólidos. De las características primordiales que debe cumplir un fluido de perforación son:

No tóxico.

No corrosivo.

No inflamable.

Inerte a contaminaciones de sales solubles o minerales.

Estable a altas temperaturas.

Mantener propiedades.

Inmune al desarrollo de bacterias. Los fluidos de perforación en general poseen dos fases, una continua que vendría siendo base agua, aceite o gas (esta fase clasifica al lodo de perforación de acuerdo con el tipo de fluido que esté inmerso en ella, en el caso de esta investigación se evaluará y trabajara con un lodo base agua) y una discontinua o dispersa compuesta por sólidos (mezcla de aditivos químicos).5

2.1.2 Funciones. El lodo de perforación como cualquier otro fluido debe cumplir ciertas funciones para mantener la estabilidad o integridad del pozo y para que la perforación se realice de una manera óptima, sin problemas técnicos y en el menor tiempo posible, dichas funciones se presentan a continuación y están basadas en el Manual de fluidos de Perforación API:6

2.1.2.1 Retirar los recortes del pozo. Es de suma importancia retirar los recortes de perforación generados del fondo del agujero y sacarlos a superficie para mantener una buena limpieza en el pozo, la cual dependerá de la densidad, la viscosidad y punto cedente del fluido de perforación en conjunto con la velocidad anular facilitando su desplazamiento, es importante sacar los recortes debido a que

5 Oilfield Review, Fundamentos de los fluidos de perforación. Houston, Texas. 2013, Volumen 25, No 1. 6 INSTITUTO AMERICANO DEL PETRÓLEO. Manual de Fluidos de Perforación. Dallas Texas. 2001. Pág. 2.1.

21

las arenas en específico son muy abrasivas y dañan las bombas de lodo, las líneas y el equipo en general de subsuelo. 2.1.2.2 Controlar las presiones de la Formación. Es de las funciones más importantes ya que controlar las presiones evitan que la presión hidrostática que ejerce el lodo de perforación sea menor a la presión de formación provocando un brote imprevisto del pozo o un influjo, además ayuda a que la presión hidrostática sea mayor a la presión de formación provocando pérdidas de circulación; la densidad del lodo (peso del lodo) es el factor de control. 2.1.2.3 Suspender y descargar los recortes. Esto se logra con buenas propiedades tixotrópicas del fluido, (la tixotropía es la capacidad que tiene un fluido de desarrollar resistencia de gel con el tiempo ya que recortes o sólidos sedimentados pueden causar atascamiento de tubería y/o pérdidas de circulación. 2.1.2.4 Obturar las formaciones permeables. Con un buen fluido de perforación se busca depositar o poner un revoque delgado y de baja permeabilidad (0 de ser posible) en la pared del pozo y frente a las formaciones permeables para así consolidarlas y retardar o impedir el paso del fluido pozo - formación (más que todo en el caso de una arenisca) o al contrario en el caso que se hidrate una arcilla. 2.1.2.5 Mantener la estabilidad del pozo. básicamente de esta función depende todo el proceso de perforación ya que la estabilidad del pozo es mantenerlo estilizado, sin derrumbes, sin reducción de diámetro desde superficie hasta la profundidad de interés, esta estabilidad del pozo depende factores mecánicos y químicos, cuya combinación mantiene el pozo seguro y firme hasta que se cementa; en las lutitas presurizadas la estabilidad se puede dar con peso del lodo y en las lutitas reactivas la estabilidad es dada mediante inhibidores químicos. 2.1.2.6 Minimizar los daños de formación. El daño de formación se da por cualquier reducción en la porosidad y permeabilidad ya sea porque se hincho una arcilla o el fluido ingreso de manera no controlada a una arena así que hay que minimizar esto para no perder el fluido y así la circulación de este. 2.1.2.7 Enfriar, lubricar, apoyar la broca y la sarta de perforación. La sarta de perforación junto con la broca gira contra la formación lo cual genera una gran cantidad de calor, la función que cumple el lodo de perforación es absorber ese calor generado el cual se lleva a la superficie y se libera en la atmósfera, este fluido debe estar formulado para que tenga propiedades de lubricación permitiendo la reducción de fricción causado por torque. 2.1.2.8 Transmitir energía hidráulica a las herramientas y a la broca. El fluido es el medio por el cual se transmite la potencia hidráulica hasta la broca y las propiedades del flujo del lodo, ejercen una influencia fuerte sobre la hidráulica, ellas

22

se deben optimizar para lograr una hidráulica óptima y así promover altas velocidades de penetración. 2.1.2.9 Asegurar una evaluación adecuada de la formación. Las propiedades del fluido no deben interferir con el programa de registro, deben facilitar la obtención de información deseada, por ello se debe asegurar su formulación y evaluación. 2.1.2.10 Controlar la corrosión. El fluido de perforación debe ser no corrosivo, se debe tener claro que la corrosión aumenta conforme disminuye el PH, de no ser controlada puede llevar a roturas de la tubería por lavado, fallas en la bomba de lodos y fugas en las líneas de superficie. 2.1.2.11 Facilitar la cementación y el completamiento del pozo. El fluido de perforación debe tener un revoque delgado con baja permeabilidad para una buena cementación, se debe asegurar que el hueco esté lo más liso posible, sin doglegs para que a la cementación sea óptima. 2.1.2.12 Minimizar el impacto al medio ambiente. El fluido de perforación una vez cumple todas sus funciones no se puede reutilizar de tal manera que se convierte en un desecho, pero al tener muchos químicos, aditivos y demás se convierte en un riesgo potencial para el medio ambiente por ello es que este lodo de perforación debe ser formulado para que cumplan sus funciones dentro del pozo, pero también que cumpla con estándares que exige la ley para que no afecte al medio ambiente. 2.1.3 Fluidos de Perforación Base Agua. Estos fluidos de perforación se caracterizan por ser amigables con el medio ambiente, también porqué su fase continua es agua, a la cual se le agrega sólidos inertes o reactivos. Los sólidos inertes son los mismos densificantes en los cuales se encuentran los lodos No densificados y lodos densificados, para los primeros la densidad de los desinfectantes son de baja gravedad específica (LGS) y vienen del pozo como arenisca, lutita, dolomita y aumenta por esto la densidad o peso del lodo, además se manejan límites de densidad que no superan los 9,2 ppg debido a que puede fracturar la formación; Los lodos densificados se caracterizan porque se les adiciona material densificante, la fuente para que sean densificantes son lodos de alta gravedad específica (HGS) a diferencia de los no densificantes no manejan límites sino rangos.7

7 LEGUÍZAMO, Daniel. Sólidos en el fluido de perforación. En: Manual de entrenamiento básico para el sistema de control de sólidos. 1 ed. Bogotá D.C. 2015. P.6.

23

2.1.4 Propiedades de los Fluidos de Perforación. 2.1.4.1 Propiedades Físicas. En esta sección se van a mostrar las propiedades físicas y químicas de los fluidos de perforación utilizadas en la investigación, según el Instituto Americano del Petróleo (API). Densidad. Es de las propiedades más importantes de un fluido o lodo de

perforación, se toma como el peso del lodo y su función es mantener los fluidos de la formación fuera del pozo, esto debido a su mayor densidad. El peso del lodo nos da la columna hidrostática para mantener las presiones de subsuelo y así evitar una arremetida del pozo. Esta propiedad se mide en laboratorio mediante una balanza de lodos, siguiendo la norma API RP 13B-1 (para fluidos de perforación base agua), el resultado se expresa en [lb/gal] (libras por galón).

La densidad del lodo de perforación se mide mediante una balanza y aunque existen dos tipos, para esta investigación se utilizó la balanza presurizada (Fotografía 1) ya que me permite medir la densidad absoluta del fluido por su copa presurizada que me aísla burbujas de gas o aire inmersas en ella.

Fotografía 1. Balanza de lodos presurizada

Fuente: elaboración propia.

Reología. Es la ciencia que trata de la deformación y del flujo de la materia, esta

propiedad y al realizar diversas pruebas con sus respectivas medidas, se puede determinar el comportamiento de un fluido cuando es sometido a condiciones de presión temperatura y velocidad de corte; Dichas medidas son tomadas en el viscosímetro OFITE Modelo 800 (Fotografía 2), por medio del cual puedo calcular las propiedades reológicas, usando las lecturas de las velocidades acordes a las condiciones que se encuentre el fluido.

24

Fotografía 2. Viscosímetro OFITE Modelo 800


Viscosidad (µ). La viscosidad en términos generales es la resistencia interna de un fluido al flujo, debido a la interacción que existe entre las moléculas de un líquido por efecto de:

Partículas suspendidas.

Ambiente líquido.

Cohesión.

Adhesión. Viscosidad Plástica (cP). Esta viscosidad se describe como la medida de

resistencia interna al flujo de fluido, la cual depende de la forma, tamaño y concentración de solidos presentes en un fluido de perforación.

Punto cedente (YP). El punto de cedencia es la resistencia al flujo pero a

diferencia de la viscosidad plástica es causado por fuerzas electroquímicas de un fluido, siendo el resultado de cargas positivas y negativas localizadas en la superficie de las partículas; Generalmente se requiere un punto cedente alto o viscoso para poder retirar los recortes a altas velocidades, caso contrario ocurre con el Yield Stress (YS) que se trabaja a bajas velocidades para que en el caso de pozos desviados se logre un buen arrastre y no se presente una pega o taponamiento.

Esfuerzos de gel. Es el esfuerzo que realiza un fluido para evitar gelificarse

formado a una baja tasa de corte luego de que el fluido ha estado estático por un cierto periodo de tiempo; Tiene la capacidad de suspender los sólidos de perforación y material pesante cuando la circulación en el pozo se ha detenido.

25

Filtrado API. El filtrado API es una serie de acciones que ejerce el fluido de perforación a través y sobre las paredes del hoyo debido a que el volumen del fluido va a permitir desplazar la formación a través del revoque cuando es sometido a un diferencial de presión; se mide bajo condiciones estáticas a baja presión mediante un equipo llamado filtro prensa (Fotografía 3).

Fotografía 3. Filtro Prensa


pH. El pH representa la concentración de iones hidrógeno presentes en un

líquido, es una medida que sirve para caracterizar si una solución es de tipo acido o básico. Esta comprendido en un rango numérico de 0-14 en donde 7 es neutro, por encima de 7 se considera que un fluido es alcalino y por debajo de 7 acido.8

Para medir el pH existe un instrumento muy importante llamado pH-metro de electrodo de vidrio (Fotografía 4).

Fotografía 4. pH-metro de electrodo de vidrio


8 MI. SWACO (2000) Manual de fluidos de perforación. Houston. Capítulo 4, página 4.19

26

2.1.4.2 Propiedades Químicas. Alcalinidad. La alcalinidad de una solución está definida como la concentración

de iones solubles en agua que puede neutralizar ácidos. Esta es una prueba que se le puede realizar al filtrado como al mismo lodo de perforación en la cual se determinan dos valores importantes (para filtrado)

Mf: La alcalinidad al anaranjado de metilo (Mf) del filtrado, reportada como número de milímetros de ácido sulfúrico 0,02 Normal (N/50) requerido por milímetro de filtrado para lograr el punto final de anaranjado de metilo.

Pf: La alcalinidad de fenolftaleína del filtrado, reportada como número de mililitros de ácido sulfúrico 0,02 Normal (N/50).

Cloruros y Dureza. Los cloruros provienen de la cantidad de sal en las

formaciones, es decir, si se presenta un incremento en la cantidad de cloruros significa que se está pasando por una formación salina, estos cloruros representan la cantidad de iones cloro que están presentes en el filtrado del fluido de perforación realizado por la prueba de filtración API. La dureza cálcica representa la concentración de iones de calcio (agente contaminante) y magnesios presentes en un lodo base agua (WBM).

2.2 GENERALIDADES DE LAS LUTITAS

Las lutitas en general son rocas sedimentarias (transportadas por erosión ya sea agua, viento o hielo) de grano fino las cuales son formadas por la consolidación de la arcilla y/o el lodo donde su agente cementante es la sílice que hace la roca más frágil, la principal característica de las lutitas es su baja permeabilidad esto por su pequeño diámetro de poro (1-10 nm).9

2.2.1 Inhibición de lutitas. Según el Manual de fluidos de perforación del Instituto americano del petróleo de Dallas Texas los mecanismos para inhibir las arcillas son:

Aditivos Químicos

Aditivos mecánicos

Los cuales no se pueden manejar individualmente, es decir, trabajar solo con el aditivo mecánico o solo con aditivo químico, siempre se debe trabajar con ambos evitando que la arcilla reaccione.10

9 GARCIA CLAVO, ANA MELISA. MANJARRES CALDERON, FABIAN IVAN. Evaluación técnica de un fluido

de perforación base agua utilizando como aditivo nanopartículas de óxido de grafeno a escala de laboratorio para la inhibición de lutitas en los campos castilla y Chichimene de Ecopetrol S.A. [En Línea]. Tesis. Fundación Universidad de América. Bogotá D.C.: 2017. [Citado 17, marzo, 2019]. Disponible en: http://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6404/1/5121369-2017-2-IP.pdf.

10 Manual de fluidos de perforación, Instituto americano del petróleo Dallas Texas.16.20.

27

Lo más aconsejable:

Usar los valores de filtrado más bajos posibles.

Usar un polímero encapsulador.

Usar polímeros para aumentar la viscosidad del filtrado con el fin de reducir el mismo.

Usar un aditivo líquido insoluble en el agua para facilitar la obturación de los microporos de la lutita.

Usar un agente de taponamiento deformable como el asfalto o la Gilsonita.

Cambiar la densidad del fluido de perforación.

Cambiar de un sistema de lodo base agua a un sistema de lodo base aceite.

Los aditivos más conocidos en la industria petrolera para inhibir y controlar la reacción de arcillas son:

Asfalto o mezclas de asfalto Sulfonatado.

Gilsonita.

Polímeros encapsuladores como PHPA (Poliacrilamida Parcialmente) Hidrolizada).

Aceite y líquidos sintéticos no acuosos. 2.3 METODO PUENTEANTE

2.3.1 Regla de Abram. Para seleccionar el tamaño y concentración del material puenteante utilizó el siguiente argumento:

“El tamaño promedio de las partículas utilizadas para puentear sellar o taponar los poros de la roca debería ser igual o ligeramente mayor que un tercio (1/3) del diámetro promedio de poro de la formación.” (Tabla 1).11

Tabla 1. Percentiles y Regla de Abram

Percentiles del tamaño de partícula Regla de Abram

d10 1/3 d10 garganta

d50 ≥1/3 d50 garganta

d90 1/3 d90 garganta

Fuente: Manual de fluidos de perforación. MI. SWACO (2000) Houston 2.4 NANOTECNOLOGÍA Las nanopartículas son partículas que tienen una dimensión menor a 100 nanómetros (nm), estas han sido base para el estudio de proyectos e investigación de lodos base agua en distintas formaciones y se usan para minimizar la permeabilidad de lutitas mediante un sellamiento físico de los poros de tamaño

11 Manual de fluidos de perforación. MI. SWACO (2000) Houston

28

nanométrico; a su vez la nanotecnología se puede definir como “el proceso de creación, diseño, caracterización y producción de materiales, dispositivos y sistemas funcionales mediante el control de la materia a escala atómica y molecular. Las propiedades fundamentales encontradas en la Nano escala incluyen la temperatura de fusión, conductividad térmica, capacidad de carga, conducción electrónica, la resistencia a la tracción e incluso el color de un material.12 La adición de nanopartículas combinadas con un fluido de perforación tiene como principal objetivo mejorar la velocidad de perforación, así como disminuir la perdida por filtrado y evitar el desgaste del equipo de perforación.13 Las nanopartículas de sílice las cuales son motivo de la investigación son diseñadas con el propósito de sellar los poros de las lutitas del tamaño de un nanómetro, logrando minimizar las perdidas por filtrado, creando un revoque lo más delgado posible pero que sea eficiente; Dichas nanopartículas están disponibles en el mercado y ya sintetizadas para que sea más sencilla la manipulación y combinación con fluidos de perforación, generando que la interacción roca fluido sea menor, su tamaño puede oscilar entre los 5 a 100 nanómetros según las necesidades del cliente.14 La nanotecnología “es un campo emergente dedicado al diseño, caracterización, producción y aplicación de estructuras, dispositivos y sistemas para controlar la forma y el tamaño a escala nanométrica (1 nm=10-9m)”.15

2.4.1 Nanopartículas de Sílice. Las Nanosílice conocidas comúnmente a las nanopartículas de sílice, son usadas como un aditivo en la formulación de un lodo de perforación, estas nanopartículas ya sintetizadas se encuentran en estado líquido y conservan un nivel de pureza alto. Las nanopartículas de sílice tienen una toxicidad muy baja debido a que se realizan mediante una suspensión coloidal en agua la cual está libre de cloruros y pobre contenido de álcalis. Al ser un producto líquido se desprende un término denominado Nano fluido por sus dispersiones coloidales estable, dicho nano fluido está teniendo un gran impacto en el área de los hidrocarburos por los grandes beneficios que conlleva trabajarlas, entre las más importantes están:

12 LING, et al. "A Comprehensive Approach to Estimate Invasion Radius of Mud Filtrate to Evaluate Formation Damage Caused by Overbalanced Drilling." SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control. Society of Petroleum Engineers, 2014. 13 Cheraghian G., Hemmati M., Masihi M., Bazgir S. "An Experimental Investigation of the Enhanced Oil Recovery and Improved Performance of Drilling Fluids Using Titanium Dioxide and Fumed Silica Nanoparticles." Journal of Nanostructure in Chemistry. 2013. 14 Hoelscher, Katherine Price, et al. "Application of Nanotechnology in Drilling Fluids." SPE International Oilfield Nanotechnology Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers, 2012. 15 GATOO MA, NASEEM S; ARFAT MY, DAR AM, ZUBAIR S. Physicochemical properties of nanomaterials: implication in associated toxic manifestation (2014). Biomed Research International 2014; 498420.

29

Baja la permeabilidad al formar un revoque eficiente lo que lleva a la disminución de la perdida por filtrado.

Disminuir el espesor del revoque al usar menos material sellante, pero eficiente en impermeabilizar las paredes del hueco.16

2.5 GENERALIDADES DE LA CUENCA DE LOS LLANOS ORIENTALES Según la Agencia Nacional de Hidrocarburos17 la cuenca de los llanos orientales es una de las cuencas más importantes del país, debido a que en ella se han hecho perforaciones de 1735 pozos y 90 campos productores; Mencionada Cuenca está ubicada al oriente de Colombia y abarcando los departamentos de Vichada, Meta, Casanare, Arauca y una parte del Guaviare. Cuenta con un ara aproximada de 212.000 Km2 la cual está formada por fallas normales ocasionadas por una cuenca de apertura dando la posibilidad a que sedimentos de cretácico se depositen en ella; los campos más importantes de la cuenca de los llanos orientales son Caño Limón, Cusiana, Cupiagua, Castilla, Chichimene y Campo redondo, aportando el 65% de producción nacional de Petróleo. Chichimene por su parte comprende un área aproximada de 30Km2, cuenta con la Formación Guayabo, Unidad de Areniscas Superiores, Unidad Lutita E, Unidad C1, Unidad Areniscas Carbonera, Unidad C2, Unidad Lutita E3, Unidad T1, Unidad Lutita E4, Unidad T2, Unidad K1 Superior; En donde la Unidad Lutita E3 y la Unidad Lutita E4 son de gran importancia para la investigación18: Unidad Lutita E3: Esta unidad se caracteriza porque en el tope presenta niveles de Arenisca con cemento calcáreo lo que indica un cambio en el ambiente de depositación; En la zona media y llegando a la base se presenta Limolita y Arcillolita a gran escala al igual que Lutita arenas y areniscas que se incrementan porcentualmente. Unidad Lutita E4: Esta unidad se caracteriza porque en el tope presenta composición de lutitas con intercalaciones de Arcillolita, en la zona media Limolita, trazas de Pirita, Caliza y en la Base nódulos de Siderita.

16 PRICE KATHERINE, Young Steve, Friedheim, Guido De Stefano M-I SWACO.NANOTECHNOLOGY

APPLICATION IN DRILLING FLUIDS.2013. p 4. 17 AGENCIA NACIONAL DE HIDROCARBUROS. Estudio integrado de crudos pesados. Cuenca Llanos orientales 2010 p 3. 18 ESCANDÓN LUIS, COLLAZOS JHONATAN, ENDO ADRIAN. QMAX SOLUTIONS COLOMBIA. Reporte Final Fluido de Perforación. Bogotá, Colombia. 8 noviembre de 2017 [Citado en 17 marzo de 2019].

30

Figura 1. Columna Estratigráfica del Campo Chichimene

Fuente: ESCANDÓN LUIS, COLLAZOS JHONATAN, ENDO ADRIAN. QMAX SOLUTIONS COLOMBIA. Reporte Final Fluido de Perforación. Bogotá, Colombia. 8 noviembre de 2017 [Citado en 17 marzo de 2019].

31

3. METODOLOGÍA

Figura 2. Diagrama de Flujo


32

3.1 REVISIÓN DE BIBLIOGRAFÍA Para la revisión de la bibliografía se decidió que tipo de investigación se realizó, posteriormente se decide hacer una búsqueda propia y complementarla con una recopilación de información ya existente para así analizarla con la ayuda de profesionales en el área, los cuales se encargaron de analizar si esta información es de relevancia y de calidad para dar solución al problema del tema a investigar. 3.2 SELECCIÓN DE ADITIVOS Para la selección de los aditivos se decidió usar un lote especifico de cada producto para que se no se viera afectado el muestreo ni la toma de decisiones; La cantidad de aditivos y las especificaciones de cada uno para la preparación del lodo las eligió la empresa, debido a que es como se usa actualmente y con el cual se comparará cada formulación nueva; Los aditivos usados son los siguientes:

Agua.

Goma Xántica.

Celulosa Polianiónica.

Polímero sintético.

Poliacrilato de Sodio.

Asfalto Sulfonatado.

Lignito Caustizado.

Grafito.

Gilsonita.

Inhibidor químico (amina).

Inhibidor químico (propilenglicol).

Lubricante (glicol).

Lubricante (poli glicoles).

Carbonato de Calcio.

Barita.

Soda Caustica.

Nanopartícula.

33

3.3. SELECCIÓN CONCENTRACIÓN DE NANOPARTICULAS La empresa Qmax Solutions Colombia se encargó de hablar con dos proveedores de nanopartículas las cuales se encargaron de enviar el producto ya sintetizado en una solución acuosa; Los dos proveedores aconsejaron realizar las pruebas a concentraciones en volumen de 0.05, 0.1, 0.5 y 1% respectivamente. Para determinar que concentración es la óptima, se decidió hacer un diseño experimental (Tabla 2) en donde se muestran los aditivos de un lodo base al que posteriormente se le va a agregar los porcentajes en volumen de nanopartícula; Se decidió así, realizar una tabla en donde se destacan las pruebas a las que va a ser sometido el fluido (Tabla 3) y así poder compararlas con el lodo base utilizado actualmente. Hay que tener en cuenta que la investigación se realizó experimentalmente y para que los datos fueran lo más veraces posibles se utilizó un horno de rolado el cual envejece el lodo y simula las condiciones de Campo.

34

Tabla 2. Diseño Experimental de las pruebas


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

Coeficiente de lubricidad

Alcalinidad Pf/Mf (mL)

Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)

PPT Disco Cerámico 5micrones al mercurio; T: 250 °F; ∆P: 1000 PSI

Lubricidad

Pruebas Quimicas

Spurt Loss (mL)

Filtrado 30 Minutos (mL)

Filtrado Total PPT (mL)

YS (lb/100 ft2) @120°F

Filtrado API (mL)

Filtrado HPHT, ml (T = 250°F; ΔP = 500 psi)

Geles @120°F

VP (cP) @120°F

YP (lb/100 ft2) @120°F

Ɵ 100

Ɵ 6

Ɵ 3

Ɵ 600

Ɵ 300

Ɵ 200

PARAMETROS %REDUCCIÓN

MW (ppg)

pH

35

Una vez se realizó el diseño experimental para las nanopartículas y la tabla de pruebas se procedió a consignar cada valor y su respectiva comparación (Tabla 4) (Tabla 5). Tabla 3. Pruebas del lodo Overburden con Nanopartícula 1


SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

12 12 12 12 12 12 12 12 12 12

10,5 10,5 10,5 10,4 10,6 10,4 10,6 10,4 10,5 10,5

103 91 106 100 107 95 108 96 107 99

65 58 67 63 68 61 68 62 67 65

50 45 48 48 51 47 52 48 52 52

33 31 33 32 35 31 34 33 34 34

9 8 8 8 9 8 8 8 9 9

8 7 6 6 7 6 7 7 7 7

8´/12 7/8 7´/10 5/7 7´/11 8/10 7´/10 8/ 7´/11 7´/10

38 33 39 37 39 34 40 34 40 34

27 25 28 26 29 27 28 28 27 31

7 6 4 4 5 4 6 6 5 5

3,6 3,3 2,8 2,9 2,7 3 2,6 2,6 2,3 2,4

20 19 16 22 16 22 21 14 18 12

4,5 2,5 5 3 6 3,5 5 2 4 2

11 13 13,5 10 13 10 13,5 12,5 14 10

26,5 28,5 32 23 32 23,5 32 27 32 22

0,15 0,16 0,15 0,16 0,14

0,6/1,8 0,3/1,5

1260 1190

112 152

PRUEBAS LODO OVERBURDEN CON NANOPARTÍCULAS

NANOPARTICULA 1

Filtrado 30 Minutos (mL) 23,1

Filtrado Total PPT (mL) 23



Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)

Resultados


Lubricidad

Pruebas Químicas

YP (lb/100 ft2) @120°F

YS (lb/100 ft2) @120°F

Filtrado API (mL) 27,3

Filtrado HPHT, ml (T = 250°F; ΔP = 500 psi) 36,8

Spurt Loss (mL) 20

Ɵ 100

Ɵ 6

Ɵ 3

Geles @120°F

VP (cP) @120°F

MW (ppg)

pH

Ɵ 600

Ɵ 300

Ɵ 200

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 0,05 0,1 0,5 1


Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1 1 1 1

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5

10 10 10

Barita (lb/bbl) Pesante 154 154 154 154 154

1 1 1 1 1

CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18 18 18 18

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 10

Inhibidor amina (gal/bbl) Inhibidor 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Inhibidor Propilenglicol (% Mejorqador

ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1

Lubricante Glicol (% Vol.) 1 1 1 1 1

Lubricante Poliglicol (% Vol.)

Grafito (lb/bbl)Sellante mecanico

5 5 5 5 5

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5 5 5

Asfalto Sulfonatado (lb/bbl) Estabilizador Lutita 5 5 5 5 5

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control 3 3 3 3 3

Celulosa poliamionica (lb/bbl)Controladores de

filtrado

3 3 3 3 3

Polimero Sintético (lb/bbl) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280 280 280 280

Goma xantica (lb/bbl) Viascosificante 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

LODO DE PERFORACION

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [0,05% vol.] [0,1% vol.] [0,5% vol.] [1% vol.] %REDUCCIÓN

36

Tabla 4. Pruebas del lodo Overburden con Nanopartícula 2


SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

12 125 12 12 12 12 12 12 12 12

10,6 10,4 10,5 10,3 10,5 10,4 10,4 10,3 10,4 10,3

116 107 116 106 112 110 121 113 121 113

73 68 73 67 71 71 77 71 77 71

56 52 57 51 54 54 59 56 59 56

36 35 37 34 35 36 38 36 38 36

9 8 10 9 9 9 9 9 9 9

7 7 8 7 7 7 8 7 8 7

7´/10 7´/10 8´11 7/9 7´/10 8/10 9´/11 8/9 9´/11 8/9

43 39 43 39 41 39 44 42 44 42

30 29 30 28 30 32 33 29 33 29

5 6 6 5 5 5 7 5 7 5

3 2,8 2,8 2,6 2,8 2,4 2,4 2,6 2,4 2,6

17 16 16 14 14 12 12 10 12 10

4,5 2,5 5 3 6 3,5 5 2 4 2

11 13 13,5 10 13 10 13,5 12,5 14 10

26,5 28,5 32 23 32 23,5 32 27 32 22

0,15 0,13 0,14 0,13 0,14

0,6/1,8 0,4/2

1260 1320

112 120

Pruebas Químicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)

0,15


Spurt Loss (mL) 20



Lubricidad


VP (cP) @120°F

YP (lb/100 ft2) @120°F

YS (lb/100 ft2) @120°F



Ɵ 200

Ɵ 100

Ɵ 6

Ɵ 3

Geles @120°F


MW (ppg)

pH

Ɵ 600

Ɵ 300

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 0,05 0,1 0,5 1

Resultados

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1 1 1 1

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5

10 10 10


1 1 1 1 1

CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18 18 18 18

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18




ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1




5 5 5 5 5

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5 5 5




filtrado

3 3 3 3 3



Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280 280 280 280


PRUEBAS LODO OVERBURDEN CON NANOPARTÍCULAS

LODO DE PERFORACION NANOPARTICULA 2

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [0,05% vol.] [0,1% vol.] [0,5% vol.] [1% vol.] %REDUCCIÓN

37

Finalizado el proceso de pruebas para cada concentración de nanopartículas se determinó que el porcentaje óptimo en volumen es del 1%; aunque cada parámetro es importante para tomar una decisión, se tuvo en cuenta principalmente los filtrados debido a que se quiere minimizar, la viscosidad plástica y el coeficiente de lubricidad; los rangos de elección para cada parámetro son los siguientes: geles pf de 8-5, Mf 16/25, VP entre 20-30, Yp entre 25-35, Ys entre 5-10, API <6, HPHT <18 PPT <20 y lubricidad <0,2. Para efectos de seguridad se realizaron unas nuevas pruebas (Tabla 6) con las dos nanopartículas para corroborar datos pero se usó un nuevo lote de productos para que se tuviera disponibilidad durante todas las pruebas.

Tabla 5. Pruebas con Nanopartículas 1 y 2 con lote de producto nuevo


SIN ROLARROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO

@ 200°FSIN ROLAR

ROLADO

@ 200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 9,7 9,7

98 97 96 93 95 89

63 62 61 60 60 57

48 49 47 46 46 43

31 32 31 31 30 29

8 8 7 8 7 7

7 7 6 7 6 6

9/10 9/8 7/8 9/8 8/9 7/6

35 35 35 33 35 32

26 27 28 27 25 25

6 6 5 6 5 5

2,4 3,4 2,6 2,6 2,6 2,8

19 18 17 15 17 13

---------- 4,5 ---------- 6 ---------- 6

---------- 11 ---------- 11,5 ---------- 12

---------- 26,5 ---------- 29 ---------- 30

1,02647059 1,02941176 1,026471 1,0294118 1,026471 1,029412

23,8 27,4 24,5 26,5 25,6 25,9

0,2443 0,28205882 0,25148529 0,2727941 0,262776471 0,266618

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,19/1,19 0,15/1

1170 910 1130 700 1000 650

136 188 148 196 148 204

1,88 1,92 1,83 1,76 1,6 1,81

12,03 13,59 12,71 12,72 12,92 13,39

45,08 45,35 42,38 46,07 41,46 48,14

11420 11490 11190 11690 11600 11430

LODO DE PERFORACION

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base]

Agua (mL/bbl) Fase continua 280

Asfalto Sulfonatado (lb/bbl) Estabilizador Lutita 5

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control 3

Goma xantica (lb/bbl) Viascosificante 0,8


filtrado

3

Polimero Sintético (lb/bbl) 0,2

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2

Mejorqador

ROP/Lubricantes

1

Lubricante Glicol (% Vol.) 1

Lubricante Poliglicol (% Vol.) 1


5

Gilsonita (lb/bbl) 5

Inhibidor amina (gal/bbl) Inhibidor 0,5

0,8

3

0,2

1,2

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ----

Barita (lb/bbl) Pesante 154

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1

CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18


Inhibidor Propilenglicol (% Vol.)

1

9,5-10,5

1

[1% vol.]

280

0,8

3

0,2

1,2

5

1

1

18

18

10

154

5

3

5

5

0,5

1

[1% vol.]

280

MW (ppg)

pH

Ɵ 600

Ɵ 300

Ɵ 200

Ɵ 100

9,5-10,5

1

NANOPARTICULA 1 NANOPARTICULA 2

RESULTADOS

PARAMETROS

1

18

18

10

154

1

3

5

5

0,5

1

1

Filtrado API (mL)



Spurt Loss (mL)



Ɵ 6

Ɵ 3

Geles @120°F

VP (cP) @120°F

YP (lb/100 ft2) @120°F

YS (lb/100 ft2) @120°F

D10

D50

D90

Prueba PSA (particule size analysis)

Conductividad

Conductividad



Pruebas Quimicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)

Factor de correción

Valor torque lodo

38

La nanopartícula que es objeto de esta investigación es un sellante por lo tanto se comparó con otros aditivos sellantes del lodo base y a los cuales se les va a cambiar las concentraciones para determinar cómo se comportan y determinar la posible eliminación de alguno. Los sellantes con los que se va a comparar la nanopartícula son:

Grafito.

Gilsonita.

Carbonato de calcio M600

Carbonato de calcio M325

Carbonato de calcio M200 3.4 SELECCIÓN DE EQUIPOS Para elegir los equipos se tuvo en cuenta su utilidad, que no estuvieran desgastados, que no tuvieran fallas, que cada válvula estuviera en perfecto estado con sus respectivos O-Rings, que los equipos de presión no tuvieran fugas, que cumplieran la normatividad requerida para laboratorio y que las superficies donde estuvieran ubicados fueran seguras, limpias y estables. Cada equipo se eligió de acuerdo con las necesidades de la investigación, es decir, Filtrados, Lubricímetro y Viscosímetro, pero durante la realización de las pruebas se pudo entender que se requerían más equipos y más pruebas de las que se tenían presupuestadas, en ese orden de ideas los equipos que se usaron y en orden fueron los siguientes:

Mezclador.

Balanza Presurizada.

pH-metro.

Conductímetro.

Lubricímetro.

Filtro prensa. (API)

Equipo completo para HPHT.

Horno de Rolado.

Equipo completo para PPT.

Cilas.

39

3.5 FORMULACIÓN DEL LODO La formulación que se usó para la investigación fue otorgada por la empresa, debido a que con ese lodo se van a realizar las comparaciones. Como se mencionó anteriormente las comparaciones realizadas con la nanopartícula fueron sellantes mecánicos, uno de ellos Carbonato de Calcio, el cual cuando se le baja la concentración afecta el peso del lodo por ello se hizo una compensación adicionándole Barita. A continuación, se muestra la formulación del lodo base sin nanopartículas, con nanopartículas y con cada modificación en la concentración de los sellantes mecánicos, así como los de Barita. Tabla 6. Formulación Grafito


Lodo Base 1 Lodo Base 2 lodo 1 lodo 2 lodo 3 lodo 4 lodo 5 lodo 6

280 280 280 280 280 280 280 280

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

3 3 3 3 3 3 3 3

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

5 5 5 5 5 5 5 5

3 3 3 3 3 3 3 3

5 5 0 0 1 1 3 3

5 5 5 5 5 5 5 5

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

18 18 18 18 18 18 18 18

18 18 18 18 18 18 18 18

10 10 10 10 10 10 10 10

154 154 154 154 154 154 154 154

1 1 1 1 1 1 1 1

9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5

1% 1% 1% 1%

1% 1% 1% 1%

Agua (mL/bbl)

Goma xantica (lb/bbl)

Celulosa poliamionica (lb/bbl)

Polimero Sintético (lb/bbl)

ADITIVOS

Gilsonita (lb/bbl)

Inhibidor amina (gal/bbl)


Lubricante Glicol (% Vol.)


Soda Cáustica

Nanopartícula (% Vol.)

Nanopartícula BASF (% Vol.)

Poliacrilato de sodio (lb/bbl)

Asfalto Sulfonatado (lb/bbl)

Lignito Caustizado (lb/bbl)

Grafito (lb/bbl)

CaCO3 M600 (lb/bbl)

CaCO3 M325 (lb/bbl)

CaCO3 M200 (lb/bbl)

Barita (lb/bbl)


40

Tabla 7. Formulación Gilsonita



280 280 280 280 280 280 280 280

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

3 3 3 3 3 3 3 3

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

5 5 5 5 5 5 5 5

3 3 3 3 3 3 3 3

5 5 0 0 1 1 3 3

5 5 5 5 5 5 5 5

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

18 18 18 18 18 18 18 18

18 18 18 18 18 18 18 18

10 10 10 10 10 10 10 10

154 154 154 154 154 154 154 154

1 1 1 1 1 1 1 1

9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5

1% 1% 1% 1%

1% 1% 1% 1%Nanopartícula BASF (% Vol.)

ADITIVOS

Agua (mL/bbl)



Gilsonita (lb/bbl)









Grafito (lb/bbl)

Soda Cáustica


CaCO3 M600 (lb/bbl)

CaCO3 M325 (lb/bbl)

CaCO3 M200 (lb/bbl)

Barita (lb/bbl)


41

Tabla 8. Formulación CaCO3 M600



280 280 280 280 280 280 280 280

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

3 3 3 3 3 3 3 3

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

5 5 5 5 5 5 5 5

3 3 3 3 3 3 3 3

5 5 5 5 5 5 5 5

5 5 5 5 5 5 5 5

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

18 18 0 0 5 5 10 10

18 18 18 18 18 18 18 18

10 10 10 10 10 10 10 10

154 154 163 163 160 160 158 158

1 1 1 1 1 1 1 1

9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5

1% 1% 1% 1%

1% 1% 1% 1%

ADITIVOS

Agua (mL/bbl)


Grafito (lb/bbl)

Gilsonita (lb/bbl)










Soda Cáustica




CaCO3 M600 (lb/bbl)

CaCO3 M325 (lb/bbl)

CaCO3 M200 (lb/bbl)

Barita (lb/bbl)

42




280 280 280 280 280 280 280 280

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

3 3 3 3 3 3 3 3

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

5 5 5 5 5 5 5 5

3 3 3 3 3 3 3 3

5 5 5 5 5 5 5 5

5 5 5 5 5 5 5 5

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

18 18 18 18 18 18 18 18

18 18 0 0 5 5 10 10

10 10 10 10 10 10 10 10

154 154 163 163 160 160 158 158

1 1 1 1 1 1 1 1

9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5

1% 1% 1% 1%

1% 1% 1% 1%

ADITIVOS



Grafito (lb/bbl)

Gilsonita (lb/bbl)


Agua (mL/bbl)





CaCO3 M200 (lb/bbl)

Barita (lb/bbl)


Soda Cáustica





CaCO3 M600 (lb/bbl)

CaCO3 M325 (lb/bbl)


43




280 280 280 280 280 280 280 280

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

3 3 3 3 3 3 3 3

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

5 5 5 5 5 5 5 5

3 3 3 3 3 3 3 3

5 5 5 5 5 5 5 5

5 5 5 5 5 5 5 5

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

18 18 18 18 18 18 18 18

18 18 18 18 18 18 18 18

10 10 0 0 5 5 10 10

154 154 159 159 156 156 154 154

1 1 1 1 1 1 1 1

9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5

1% 1% 1% 1%

1% 1% 1% 1%





Grafito (lb/bbl)

ADITIVOS

Agua (mL/bbl)



Soda Cáustica



CaCO3 M600 (lb/bbl)

CaCO3 M325 (lb/bbl)

CaCO3 M200 (lb/bbl)

Barita (lb/bbl)


Gilsonita (lb/bbl)





44

3.6 PREPARACIÓN DEL LODO La preparación del lodo se hizo de acuerdo con las especificaciones que otorgo la empresa con los tiempos que se pedían de la siguiente manera:

Se decide realizar 1bbl de lodo equivalente por cada prueba que no se pueda reutilizar, es decir, las pruebas a las que se le hace filtrado como API, HPHT y PPT el lodo no se puede usar ya que por presión y temperatura cambia sus propiedades, entonces, son 3 pruebas de filtrado y el resto de pruebas suman 3 con reutilización de lodo, es decir, 6 pruebas 6bbl de lodo, esta cantidad se usa para los lodos sin rolar, pero como ya se había mencionado anteriormente se debe rolar el lodo para simular condiciones de campo. Para cada sellante se usan 3 lb/bbl distintas entonces serian en total 18bbl de lodo equivalente (1bbl equivalente = 350ml).

Se realiza el pesaje de cada aditivo, motivo por el cual se realizó el cálculo anterior, es decir, a la formulación que otorga la empresa, se le debe multiplicar por 18 para que la concentración sea correcta. (Tabla 12).

Tabla 11. Preparación por aditivo


En un balde se adiciona 4500ml de agua, los 540 restantes de usan para hidratar el poliacrilato de sodio, que es lo primero que debo poner en una jarra y en un mezclador ya que requiere 30 minutos de agitación e hidratación.

Se pone a agitar el agua y se le mide el pH el cual debe estar entre 9.5-10.5 si se encuentra por debajo adiciono soda caustica de a poco y lo voy midiendo con papel pH.

9,5-10,7

63

Lodo de Perforación

75,006

63

63

63

324

324

180

2772

18

5040

14,4

54

3,6

21,6

90

54

90

90

1

9,5-10,5

1

280(18)

0,8(18)

3(18)

0,2(18)

1,2(18)

5(18)

3(18)

5(18)

5(18)

0,5(8,334)(18)

1(3,5)(18)

1(3,5)(18)

1(3,5)(18)

18(18)

18(18)

10(18)

154(18)

1(18)

9,5-10,6

1(3,5)(18)

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control

Soda Cáustica Alcalinizante

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico

280

0,8

3

0,2

1,2

5

3

5

5

0,5

1

1

1

18

18

10

154

Inhibidor Propilenglicol (% Vol.)Mejorqador

ROP/LubricantesLubricante Glicol (% Vol.)


CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanicoCaCO3 M325 (lb/bbl)

CaCO3 M200 (lb/bbl)

Barita (lb/bbl) Pesante

Asfalto Sulfonatado (lb/bbl) Estabilizador Lutita

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control


Gilsonita (lb/bbl)

Inhibidor amina (gal/bbl) Inhibidor

ADITIVOS DESCRIPCIÓN

Agua (mL/bbl) Fase continua

Goma xantica (lb/bbl) Viascosificante


Controladores de filtradoPolimero Sintético (lb/bbl)


45

Una vez el agua este en el pH deseado se adiciona: o Goma Xántica. o Celulosa Polianiónica.

Esperar 10 min entre cada aditivo para adicionar.

Se saca de agitación el poliacrilato y dejar reposar.

Agregar Polímero Sintético.

Agregar Poliacrilato de Sodio.

Agregar Asfalto Sulfonatado.

Agregar Lignito Caustizado con la condición de pH ≥ 10.

Agregar Grafito.

Agregar Gilsonita.

Agregar líquidos un poco más rápido ya que por su condición se van a solubilizar más rápido, pero lo recomendable es esperar de 3 a 4 minutos entre adición.

o Inhibidor Amina. o Inhibidor Propilenglicol. o Lubricante Glicol. o Lubricante Poliglicol.

Agregar carbonatos.

Agregar Barita.

Agregar Lignito Caustizado con la condición de pH ≥ 10.

Agregar Nanopartícula la cual debe agitarse muy bien antes de agregar.

Dejar mezclando 5 minutos y retirar del mezclador.

La preparación inicial se realiza con el menor porcentaje de sellante a preparar, luego se divide en jarras y se les adiciona a los dos que faltan el contenido que resta de cada aditivo como se muestra en las tablas 7-8-9-10 y 11.

3.7 CORRER PRUEBAS Las pruebas que se corrieron para la investigación y que van a ser descritas a continuación se hicieron bajo las normas API 13B-1 así como API 13I. 3.7.1 Densidad.

Sacar directamente del recipiente donde se encuentra el lodo una muestra.

Colocar estuche que se ve en Figura 1 Sobre una superficie plana nivelada.

Poner la muestra en la celda de la balanza.

Colocar la tapa en la celda con la válvula de retención hacia abajo.

Ajustar la tapa roscada en la taza.

Llenar el émbolo con la muestra de lodo.

Ejercer presión sobre la taza de muestra haciendo fuerza hacia abajo sobre el cuerpo del cilindro. Al mismo tiempo, forzar hacia abajo la barra de pistón.

Limpiar el lodo de la parte exterior de la taza y tapa de la balanza.

Ubicar el borde agudo de la balanza en el apoyo del estuche y equilibrar el conjunto haciendo correr la guía a lo largo del brazo.

46

Registrar la densidad. Reconectar el émbolo vacío y succionar el lodo para aflojar la presión dentro de la taza.

Cuando la válvula vuelve a su posición abierta, quiere decir que se ha sacado el lodo presurizado y se puede desenroscar la contratapa y levantar la tapa.

Conversión de unidades:

Fuente: Qmax Solutions Colombia. 3.7.2 pH. Para medir el pH se recomienda el método que emplea un medidor electrónico debido a que es preciso y proporciona valores de pH confiables.

Obtener una muestra de fluido a probar ya agitado.

Introducir el tubo del pH-metro que se ve en la Fotografía 4.

Agitar durante 5 a 8 segundos.

Mantener el pH-metro quieto y esperar a que se estabilice la lectura.

Tomar dato de la lectura electrónica. 3.7.3 Conductividad. Para medir la conductividad se recomienda el método que emplea un medidor electrónico debido a que es preciso y proporciona valores de conductividad confiables.

Fotografía 5. Conductímetro


Obtener una muestra de fluido a probar ya agitado.

Introducir el tubo del Conductímetro que se ve en la Fotografía 5.

SG = lb/gal

8,345 o

lb/pie3

62,3 o

g

cm3

Ecuación 1. Conversión de unidades de gravedad específica

47

Agitar durante 5 a 8 segundos.

Mantener el Conductímetro quieto y esperar a que se estabilice la lectura.

Tomar dato de la lectura electrónica en la penúltima opción, es decir, 19.99 mS/cm ya que el resultado es pequeño, cuando ya se tenga dicha información cuantitativa se multiplica por 1000 y ese será el resultado de la conductividad.

3.7.4 Lubricidad. En la lubricidad se debe determinar el coeficiente de lubricidad de la siguiente forma:

Fotografía 6. Lubricímetro


Supervisar que todo el equipo se encuentra limpio.

Tomar un trapo limpio y humedecerlo con acetona para limpiar anillo y bloque.

Encender el equipo y dejar que corra solo durante 15 a 20 minutos.

Colocar bloque con la parte cóncava hacia afuera y alineado con el soporte.

Ajustar la velocidad del rotor a 60rpm.

Abrir soporte, colocar en taza agua destilada y subir hasta que la porta bloque este sumergido.

Cerrar soporte y graduar torque a 60rpm y torque 0

Contabilizar 5 minutos y registrar torque.

Liberar torque y limpiar equipo.

Repetir procedimiento adicionando lodo en vez de agua destilada. Cálculos:

Fuente: Qmax Solutions Colombia.

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑡𝑖𝑙𝑎𝑑𝑎/34

Ecuación 2. Factor de Corrección

48

Fuente: Qmax Solutions Colombia. 3.7.5 Reología.

Agitar el lodo y colocar una muestra dentro de un vaso térmico y ajustar la superficie del lodo al nivel de la línea trazada en el manguito de rotor.

Calentar la muestra hasta 120ºF (49ºC). Mientras la temperatura llega a la ideal se debe agitar a alta velocidad de 600 RPM.

Cuando alcance la temperatura, registrar la lectura estable del dial: o Θ600 rpm. o Θ300 rpm. o Θ200 rpm. o Θ100 rpm. o Θ3 rpm. o Θ6 rpm

Agitar la muestra durante 10 segundos a alta velocidad y después dejar reposar el lodo durante 10 segundos y se hace girar la perilla del viscosímetro a 3 rpm hasta obtener la máxima lectura (deflexión) en el dial. El mismo procedimiento se realiza para la lectura de 10 minutos.

Cálculos:



𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑢𝑏𝑟𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝑙𝑜𝑑𝑜 ∗ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑖ó𝑛/100

𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑃á𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑉𝑃) = ((θ600 − θ300) rpm) [cP]

𝑌𝑖𝑒𝑙𝑑 𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡 (𝑌𝑃) = (θ300 – VP) [lbf/100 pies2]

Ecuación 3. Coeficiente de Lubricidad

Ecuación 4. Viscosidad Plástica

Ecuación 5. Yield Point

49

Fuente: Qmax Solutions Colombia. 3.7.6 Filtración.

3.7.6.1 Filtrado API.

Se abre línea de gas principal.

Hay que asegurar que en el manómetro marque 100psi ya que a esta presión trabajara toda la prueba.

Montar la pieza de la celda de la siguiente manera: o Verificar que esté limpia y seca. o Colocar O-Ring. o Colocar malla. o Colocar papel filtro. o Colocar segundo O-Ring.

Colocar pieza en celda.

Agregar lodo a 2.5cm del tope.

Encajar celda en tabla.

Poner tapa y asegurar con mariposa.

Colocar una probeta de 10ml debajo del montaje para recoger filtrado.

Cerrar válvula de alivio.

Abrir gas.

Colocar timer a 30 minutos.

Consignar filtrado. 3.7.6.2 Filtración de alta temperatura y presión (HPHT).

Hay que asegurar que la camisa este limpia.

Dejar calentando la chaqueta al 4 nivel de esta.

Tomar una celdas y dos vástagos asegurando que no estén tapados, si lo están, limpiarlos con una aguja y agua acueducto, secar con N2 y revisar que los O-Ring no estén picados ni desgastados.

Limpiar tapa de la celda la cual tiene malla.

En el lado liso se pone válvula de rosca y se ajusta con una llave expansiva bien apretada, se gira la celda y se coloca en una prensa.

Colocar O-Ring y agregar lodo hasta 2 milímetros antes del tope.

Colocar papel filtro.

𝑌𝑖𝑒𝑙𝑑 𝑆𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝑌𝑆) = ((2 ∗ θ3 rpm) − θ6 rpm) [lbf/100 pies2]

Ecuación 6. Yield Stress

50

Colocar tapa encajándola con línea guía y ajustar con martillo, luego ajustar tornillos con llave Bristol de manera intercalada para lograr perfección.

Poner válvula y apretar con llave expansiva.

Girar celda para colocar en chaqueta. Y encajar.

Poner en la parte superior del montaje línea de gas con su respectivo pin de seguridad y luego abrir válvula un cuarto de giro asegurando que en el manómetro se lean 100psi.

Colocar contra presión abajo con su respectivo pin de seguridad.

Colocar termómetro y esperar que la temperatura llegue a 250°F, cuando esta llegue, y poner timer a 30 minutos, subir en la parte superior la presión a 600psi y abajo 100 para crear un diferencial de presión de 500psi

Abajo abro un cuarto de giro y voy sacando filtrado si la presión de abajo sube, cuando el timer llegue a 0 despresurizar la parte superior e inferior y sacar filtrado.

Cálculos:

Fuente: Qmax Solutions Colombia. 3.7.6.3 Filtración por prueba de taponamiento de permeabilidad (PPT).

Sumergir disco de 5µ (micrones al aire) en agua.

Para medir nivel de aceite de la celda, colocar celda horizontalmente, poner llave T en orificio y medir, si está por encima se debe empujar y enroscar hasta que llegue a la última línea guía, luego se quita llave T y limpiar excesos de aceite si los hay.

Colocar O-Ring y agregar lodo hasta 1cm por debajo del O-Ring.

Sacar disco del agua, quitar un poco de exceso y poner en celda.

Poner tapa con llave especial, colocar válvula con llave expansiva y cerrar válvula de bola para llevar a chaqueta y girar hasta encajar.

Colocar termómetro.

Acoplar bomba inferior y cerrar válvula.

Soltar un cuarto de giro y subir presión a 100psi con palanca.

Colocar colector y contra presión.

Cerrar válvula de bola y colocar pin de seguridad.

Poner regulador y mover mariposa hasta100psi.

Esperar a que la temperatura llegue a 250°F y cuando lo haga hacer un diferencial de presión de 1000psi, a su vez realizar cuarto de giro y contabilizar en un timer 30 minutos.

𝐹𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 = (𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎(𝑚𝑙) ∗ 2) [𝑚𝑙]

Ecuación 7. Filtrado HPHT

51

A los 30 segundos sacar spurt loss y seguir contabilizando los 30 min anteriores.

Abrir válvula de bola y realizar un cuarto de giro y fiscalizar que la presión no se baje de 1100 psi.

Cuando se cumple el tiempo cerrar válvulas, aflojar mariposa de contra presión y sacar filtrado.

Cálculos:

Fuente: Qmax Solutions Colombia. 3.7.7 Pruebas químicas.

3.7.7.1 Alcalinidad Pf y Mf.

Se toma 1ml de filtrado en una pipeta con pera y ponerlo en una tasa de titulación.

Agregar 3 gotas de fenolftaleína y observar que el filtrado cambia de tonalidad a rosado, de no ser así el Pf = 0

Con otra pipeta con pera titular con ácido sulfúrico 0.02N hasta que el color rosado desaparezca, cuando desaparezca mirar cuantos ml de ácido sulfúrico se gastó y ese es el valor de Pf.

Agregar 3 gotas de Metil naranja y titular con ácido sulfúrico 0.02N hasta que la muestra de un tono rojo fluorescente; Cuando se consiga el tono se corrobora con papel pH, el cual debe estar entre 4.5 y 5, de esta manera se observa cuantos mL de ácido sulfúrico se gastó, sumarlo con el valor de Pf y ese será el valor de Mf.

3.7.7.2 Concentración de Cloruros.


Agregar 3 gotas de fenolftaleína y observar que el filtrado cambia de tonalidad a rosado, de no ser así el Pf = 0

Agregar 5 gotas de Cromato de Potasio al 5% y la muestra se deberá tornar amarillenta.

Titular con Nitrato de Plata 0.0282N hasta que la muestra de un tono rojo ladrillo, cuando se llegue a dicho tono se observar cuantos ml de Nitrato de Plata se gastó, se multiplica por 1000 y el resultado serán los mg/lt de cloruros.

3.7.7.3 Dureza Cálcica.


𝐹𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 = ((𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎(𝑚𝑙) 30 𝑚𝑖𝑛 ∗ 2) + (𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎(𝑚𝑙) 30 𝑠𝑒𝑔)) [𝑚𝑙]

Ecuación 8. Filtrado PPT

52

Agregar 3 gotas de Buffer amoniacal y 3 gotas de Indicador de Dureza.

Si la muestra se torna azul quiere decir que no contiene calcio.

Si cambia a rosado salmón, titular con EDTA 400ppm, hasta que cambie a tonalidad oscura.

observar cuanto se gastó de EDTA, este valor se multiplica por 400 y esos serán los mg/lt de calcio.

53

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS En esta sección se compararán los datos usando tablas y gráficos los cuales muestran los cambios generados al utilizar las dos nanopartículas junto con los cambios de concentración para cada sellante. Cabe aclarar que cada prueba es importante, pero para fines de la investigación los aspectos que se tuvieron en cuenta para realizar una elección de formulación y nanopartícula fueron Filtrado API, Filtrado HPHT y Filtrado PPT.

54

4.1 GRAFITO Tabla 12. Grafito Nanopartícula 1


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 1,2 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 9,8 9,6 9,8 9,7 10 9,7

98 97 96 93 173 116 157 117 141 116

63 62 61 60 118 73 95 75 89 72

48 49 47 46 83 51 73 57 69 56

31 32 31 31 53 36 41 37 45 36

8 8 7 8 12 9 11 9 11 9

7 7 6 7 10 6 9 8 10 8

9/10 9/8 7/8 9/8 11/14 10/12 12/13 11/10 12/15 10/12

35 35 35 33 55 43 62 42 52 44

26 27 28 27 29 31 33 33 37 33

6 6 5 6 6 6 7 7 9 7

2,4 3,4 2,6 2,6 2,4 2,8 2,4 2,8 2,8 2,8

19 18 17 15 12 13 12 14 11 14

---------- 5 ---------- 4 ---------- 6 ---------- 3,5 ---------- 2,5

---------- 12 ---------- 10 ---------- 5,5 ---------- 5 ---------- 4,5

---------- 29 ---------- 24 ---------- 17 ---------- 13,5 ---------- 11,5

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,023529412 1,023529412 1,023529 1,02352941 1,0235294 1,023529 ---------- ----------

23,8 27,4 24,5 26,5 19,2 15,6 18,5 16,8 17,4 17,2 ---------- ----------

0,2443 0,282059 0,251485 0,272794 0,196517647 0,159670588 0,189353 0,17195294 0,1780941 0,176047 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,24/2,69 0,19/3,56 0,21/298 0,19/2,19 0,20/2,81 0,18/2,51 ---------- ----------

1170 910 1130 700 1100 1090 1200 1100 1420 1600 ---------- ----------

136 188 148 196 188 176 184 108 148 84 ---------- ----------

1,88 1,92 1,83 1,76 1,88 1,77 1,84 1,75 1,82 1,74 ---------- ----------

12,03 13,59 12,71 12,72 13,24 12,08 12,86 12,59 12,76 11,95 ---------- ----------

45,08 45,35 42,38 46,07 45,16 40,36 42,24 40,26 43,62 39,95 ---------- ----------

11420 11490 11190 11690 9900 11470 9920 11480 10200 11490 ---------- ----------

NANOPARTICULA 1

LODO DE PERFORACION GRAFITO

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [Lodo Nano] LODO 5 [3lb/bbl] LODO 3 [1lb/bbl] LODO 1 [0lb/bbl] %REDUCCIÓN

Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280

Goma xantica (lb/bbl) Viascosificante 0,8 0,8

280280

0,8


Controladores de filtrado

3 3

Polimero Sintético (lb/bbl) 0,2 0,2

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2 1,2

Grafito (lb/bbl) 5 5

Gilsonita (lb/bbl) 5 5

Asfalto Sulfonatado (lb/bbl) Estabilizador Lutita 5 5

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control 3 3

Sellante mecanico

Sellante mecanico

Inhibidor amina (gal/bbl) Inhibidor 0,5 0,5

Inhibidor Propilenglicol (% Vol.)Mejorqador

ROP/Lubricantes

1 1


154 154

1

Lubricante Poliglicol (% Vol.) 1 1

CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18


Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 1

280

0,8

3

0,2

1,2

5

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5 9,5-10,5

18



3

0,2

1,2

5

3

1

1

3

3

5

0,5

1

1

1

5

0,5

1

1

1

18

9,5 - 10,9

1

18

18

10

154

1

0

5

0,5

1

1

1

0,8

3

0,2

1,2

5

3

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

----------

RESULTADOS

---------

---------

---------

---------

---------

---------

1

18

18

10

154

1

9,5 - 10,7

18

10

154

1

9,5 - 10,8

%REDUCCIÓN

----------

----------

----------

----------

----------

----------Ɵ 100

Ɵ 6

PARAMETROS

MW (ppg)

pH

Ɵ 600

Ɵ 300

Ɵ 200

----------

----------

----------

-25,7

-22,2

-16,7YS (lb/100 ft2) @120°F

Filtrado API (mL)


Ɵ 3

Geles @120°F

VP (cP) @120°F

YP (lb/100 ft2) @120°F


50

62,5

60,34482759



17,6

22,2


Spurt Loss (mL)


Prueba PSA (particle size analysis)

D10

D50

D90

Conductividad

Conductividad

Valor torque lodo


Pruebas Químicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)

55

Gráfica 2. Filtrado API (Grafito Nanopartícula 1)

Fuente: elaboración propia. Fuente: elaboración propia.


29

24

1713,5

11,5

0

5

10

15

20

25

30

35

Lodo Base LodoNano

Lodo 5 Lodo 3 Lodo 1

mL

Filtrado Total PPT

Rolado

Gráfica 1. Filtrado HPHT (Grafito Nanopartículas 1)

Gráfica 3. Filtrado PPT (Grafito Nanopartícula 1)

56

Tabla 13. Grafito Nanopartícula 2


SIN ROLARROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,7 9,7 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,7

98 97 95 89 110 89 109 87 108 86

63 62 60 57 69 64 68 64 68 61

48 49 46 43 53 41 52 40 50 38

31 32 30 29 34 32 34 32 33 30

8 8 7 7 8 8 8 8 8 8

7 7 6 6 7 7 7 7 7 7

9/10 9/8 8/9 7/6 9/8 9/8 9/8 8/9 8/7 8/9

35 35 35 32 40 25 41 23 41 25

26 27 25 25 28 39 27 41 28 36

6 6 5 5 6 6 6 6 6 6

2,4 3,4 2,6 2,8 3,2 3,5 3 3,2 3 3,5

19 18 17 13 17 17 16 18 15 18

5 ---------- 5 ---------- 6 ---------- 4,5 ---------- 4

---------- 12 ---------- 8 ---------- 5,5 ---------- 5 ---------- 5

---------- 29 ---------- 21 ---------- 17 ---------- 14,5 ---------- 14

1,02647059 1,029412 1,026471 1,0294118 1,008823529 1,008823529 1,008823529 1,008823529 1,008823529 1,008823529 ---------- ----------

23,8 27,4 25,6 25,9 26,4 26,6 27,1 27,5 26,8 27,1 ---------- ----------

0,2443 0,282059 0,2627765 0,2666176 0,266329412 0,268347059 0,273391176 0,277426471 0,270364706 0,273391176 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,19 0,15/1 0,24/2,1 0,17/1,20 0,21/1,91 0,19/2,2 0,22/2,21 0,20/2,25 ---------- ----------

1170 910 1000 650 1170 910 1230 1090 1250 1600 ---------- ----------

136 188 148 204 136 188 128 176 128 84 ---------- ----------

1,88 1,92 1,6 1,81 1,82 1,82 1,84 1,77 1,89 1,74 ---------- ----------

12,03 13,59 12,92 13,39 12,91 14,2 12,93 12,65 13,66 11,46 ---------- ----------

45,08 45,35 41,46 48,14 43,85 53,75 43,06 39,24 46,17 40,36 ---------- ----------

11420 11490 11600 11430 9920 11490 10200 11470 9900 11480 ---------- ----------

NANOPARTICULA 2

LODO DE PERFORACION GRAFITO


Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280 280 280 280 ---------

0,8 ---------


filtrado

3 3 3 3 3 ---------

Goma xantica (lb/bbl) Viascosificante 0,8 0,8 0,8 0,8

---------

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 ---------


5 ---------

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control 3 3 3 3 3 ---------

Asfalto Sulfonatado (lb/bbl) Estabilizador Lutita 5 5 5 5

0 ---------

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5 5 5 ---------

Grafito (lb/bbl) 5 5 3 1Sellante mecanico

Sellante mecanico

0,5 ---------


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1 ---------

Inhibidor amina (gal/bbl) Inhibidor 0,5 0,5 0,5 0,5

---------

Lubricante Poliglicol (% Vol.) 1 1 1 1 1 ---------


18 ---------

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18 ---------

CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18 18 18

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 10 10 10 10 ---------

Barita (lb/bbl) Pesante 154 154 154 154 154 ---------

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1 1 1 1 ---------

9,5 - 10,7 ---------

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 1 1 1 1 ----------

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5 - 10,9 9,5 - 10,8

Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

Ɵ 200 ----------

RESULTADOS


MW (ppg) ----------

pH ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F 34,3

YP (lb/100 ft2) @120°F -51,9

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------

Ɵ 3 ----------


Spurt Loss (mL) 10



YS (lb/100 ft2) @120°F 0,0



Conductividad

Conductividad

Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10

D50

D90



Valor torque lodo


Pruebas Químicas


57


Gráfica 6. Filtrado PPT (Grafito Nanopartícula 2)


29

21

1714,5 14

0

5

10

15

20

25

30

35

Lodo Base Lodo Nano Lodo 6 Lodo 4 Lodo 2

mL

Filtrado Total PPT

Rolado

Gráfica 5. Filtrado API (Grafito Nanopartícula 2) Gráfica 4. Filtrado HPHT (Grafito Nanopartícula 2)

58

Tabla 14. Mejores Grafito Nanopartícula 1 y 2


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 1,2 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 9,7 9,7 10 9,7 9,8 9,8

98 97 96 93 95 89 141 116 109 87

63 62 61 60 60 57 89 72 68 64

48 49 47 46 46 43 69 56 52 40

31 32 31 31 30 29 45 36 34 32

8 8 7 8 7 7 11 9 8 8

7 7 6 7 6 6 10 8 7 7

9/10 9/8 7/8 9/8 8/9 7/6 12/15 10/12 9/8 8/9

35 35 35 33 35 32 52 44 41 23

26 27 28 27 25 25 37 33 27 41

6 6 5 6 5 5 9 7 6 6

2,4 3,4 2,6 2,6 2,6 2,8 2,8 2,8 3 3,2

19 18 17 15 17 13 11 14 16 18

---------- 5 ---------- 4 ---------- 5 ---------- 2,5 ---------- 4,5

---------- 12 ---------- 10 ---------- 8 ---------- 4,5 ---------- 5

---------- 29 ---------- 24 ---------- 21 ---------- 11,5 ---------- 14,5

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,023529 1,023529 1,008824 1,008824

23,8 27,4 24,5 26,5 25,6 25,9 17,4 17,2 27,1 27,5

0,2443 0,282059 0,251485 0,272794 0,262776 0,266618 0,178094 0,176047 0,273391 0,277426

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,19/1,19 0,15/1 0,20/2,81 0,18/2,51 0,21/1,91 0,19/2,2

1170 910 1130 700 1000 650 1420 1600 1230 1090

136 188 148 196 148 204 148 84 128 176

1,88 1,92 1,83 1,76 1,6 1,81 1,82 1,74 1,84 1,77

12,03 13,59 12,71 12,72 12,92 13,39 12,76 11,95 12,93 12,65

45,08 45,35 42,38 46,07 41,46 48,14 43,62 39,95 43,06 39,24

11420 11490 11190 11690 11600 11430 10200 11490 10200 11470

Calcio (mg/L)

D10

D50

D90

Conductividad



Pruebas Químicas


Conductividad


Valor torque lodo



Cloruros (mg/L)

YS (lb/100 ft2) @120°F

Filtrado API (mL)



Spurt Loss (mL)


Ɵ 100

Ɵ 6

Ɵ 3

Geles @120°F

VP (cP) @120°F

YP (lb/100 ft2) @120°F

PARAMETROS

MW (ppg)

pH

Ɵ 600

Ɵ 300

Ɵ 200

1

9,5 - 10,8

1

1

9,5-10,5

1Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 1



GRAFITO

MEJORES GRAFITO NANOPARTICULA 1 Y 2

RESULTADOS

1

1

18

18

10

154

5

3

1

5

0,5

1

154

1

9,5 - 10,7

1

LODO 4 [1lb/bbl]

280

0,8

3

0,2

1,2

1

1

1

18

18

10

1,2

5

3

0

5

0,5

LODO DE PERFORACION

LODO 1 [0lb/bbl]

280

0,8

3

0,2

1

1

18

[Lodo Nano2]

280

0,8

3

0,2

1,2


Inhibidor Propilenglicol (%


18

10

154

5

3

5

5

0,5

1

18


Barita (lb/bbl) Pesante 154 154

1


CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18


Mejorqador

ROP/Lubricantes

1 1





Sellante mecanico

Sellante mecanico


filtrado

3 3





ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [Lodo Nano1]

59


Gráfica 9. Filtrado PPT (Grafito Nanopartícula 1 y 2)


Gráfica 8. Filtrado API (Grafito Nanopartícula 1 y 2) Gráfica 7. Filtrado HPHT (Grafito Nanopartícula 1 y 2)

60

Según las pruebas realizadas se puedo establecer que entre menor cantidad de grafito utilizado los filtrados reducen sustancialmente, además, realizando un análisis exhaustivo se percibió que, dependiendo la concentración de aditivo, los filtrados pueden cambiar sin un patrón específico, por tal motivo se decidió como parámetro de elección, elegir la formulación en la cual se redujera más dichos filtrados. Una vez realizadas las pruebas con cada concentración y cada nanopartícula tanto rolados como no rolados, se concluyó que las dos mejores formulaciones fueron 0lb/bbl para la nanopartícula 1 y 1lb/bbl para la nanopartícula 2. Por último, se realizó una tabla en donde se compararon estas dos mejores formulaciones en donde se:

Reduce filtrado API

Reduce filtrado HPHT

Reduce sustancialmente filtrado PPT Las pruebas para la nanopartícula 1 fueron las elegidas para ser candidatas a una posible implementación debido a que arrojaron un resultado satisfactorio; El filtrado API pasa de 3,4mL a 2,8mL logrando una reducción de 17,6%, el filtrado HPHT paso de 18mL a 14mL logrando una reducción del 22,2% y al analizar el filtrado PPT paso de 29mL a 11,5mL logrando una reducción del 60,34% algo extraordinario para los fines que se quieren. El resultado sería realizar un lodo de perforación como se venía trabajando por la empresa con la diferencia que se le agrega 1% en volumen de nanopartícula 1 y se sustrae el grafito de la misma; Esto con el fin de minimizar el filtrado del lodo hacia la formación disminuyendo el tiempo de perforación, disminuyendo costos al eliminar uno de los aditivos y actuando de manera amigable con el medio ambiente. 4.2 COMBINACIONES

Al finalizar las pruebas y sustrayendo de a un aditivo en cada preparación de lodo con sus respectivas concentraciones, surgió la duda de ¿Qué pasaría si al lodo se le quita más de un aditivo? Razón por la cual se decide realizar una serie de pruebas quitando dos aditivos en el caso del grafito con Gilsonita y cada uno de ellos sin CaCO3, así como sin los tres aditivos.

61

Tabla 15. Combinados Nanopartícula 1


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°FSIN ROLAR ROLADO @ 200°F

SIN

ROLARROLADO @ 200°F

SIN

ROLARROLADO @ 200°F SIN ROLAR ROLADO @ 200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2

9,8 9,7 9,8 9,7 9,6 9,6 9,6 9,6 9,6 9,6 9,6 9,6

98 97 96 93 129 124 118 116 114 113 110 108

63 62 61 60 82 110 74 104 72 72 69 68

48 49 47 46 63 75 56 70 54 56 53 54

31 32 31 31 41 57 37 46 36 37 35 35

8 8 7 8 10 12 10 11 9 10 8 9

7 7 6 7 9 11 9 10 8 9 7 8

9/10 9/8 7/8 9/8 9/10 11/14 9/10 10/11 8/11 9/11 8/9 9/10

35 35 35 33 47 14 44 12 42 41 41 12

26 27 28 27 35 96 30 92 30 31 28 92

6 6 5 6 8 10 8 9 7 8 6 9

2,4 3,4 2,6 2,6 3,2 3,6 3,4 3,4 3,2 3,4 3 3,2

19 18 17 15 20 24 20 23 19 20 19 20

---------- 5 ---------- 5 ---------- 6 ---------- 5 ---------- 5 ---------- 3

---------- 12 ---------- 8 ---------- 15 ---------- 13 ---------- 13 ---------- 11

---------- 29 ---------- 21 ---------- 36 ---------- 31 ---------- 31 ---------- 25

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,03529412 1,035294118 1,035294 1,035294118 1,035294 1,035294118 1,035294118 1,035294118 ---------- ----------

23,8 27,4 25,6 25,9 24,7 23,8 23,6 24,1 21,4 24,9 23,8 25,2 ---------- ----------

0,2443 0,282059 0,262776 0,266618 0,25571765 0,2464 0,244329 0,249505882 0,221553 0,257788235 0,2464 0,260894118 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,19 0,15/1 0,19/1,73 0,15/0,54 0,24/2,69 0,19/3,56 0,21/298 0,19/2,19 0,20/2,81 0,18/2,51 ---------- ----------

1170 910 1000 910 1130 700 1100 1090 1200 1100 1026 1102 ---------- ----------

136 188 148 204 148 196 188 176 184 108 148 104 ---------- ----------

1,88 1,92 1,6 1,81 1,6 1,81 1,84 1,51 1,8 1,64 1,75 1,65 ---------- ----------

12,03 13,59 12,92 13,39 12,92 13,39 12,61 11,38 12,39 13,5 12,36 12,65 ---------- ----------

45,08 45,35 41,46 48,14 41,46 48,14 41,4 32,83 40,9 46,83 41,6 39,24 ---------- ----------

11420 11490 11600 11430 11190 11690 9900 11470 9920 11480 10200 11490 ---------- ----------

LODO DE PERFORACION

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [Lodo Nano] LODO 33 [Sin gra-gil] LODO 32 [Sin gra-CaCo3 M200] LODO 31 [Sin gil-CacO3 M200] LODO 30 [Sin gra-gil-CaCo3 M200]

Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280 280 280 280 280

0,8 0,8


filtrado

3 3 3 3 3 3


0,2

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2


5 5

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control 3 3 3 3 3 3


5 0

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 0 5 0 0


Sellante mecanico

0,5 0,5


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1 1


1

Lubricante Poliglicol (% Vol.) 1 1 1 1 1 1


18 18

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18 18

CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18 18 18

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 10 10 0 0 0

Barita (lb/bbl) Pesante 154 154 154 159 159 159

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1


Ɵ 100

Ɵ 6

Ɵ 3

Ɵ 600

Ɵ 300

Ɵ 200

PARAMETROS

MW (ppg)

pH

Conductividad

REDUCCION

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)

D10

D50

D90



Valor torque lodo



Spurt Loss (mL)



YS (lb/100 ft2) @120°F

Filtrado API (mL)

----------

COMBINACIONES

NANOPARTICULA 1

%REDUCCIÓN

----------

----------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

---------

9,5 - 10,7 9,5 - 10,7


Conductividad

RESULTADOS

40,0

8,3

13,8



Pruebas Químicas

----------

65,7

-240,7

-50,0

5,9

-11,1

----------

----------

----------

----------

----------

----------


Geles @120°F

VP (cP) @120°F

YP (lb/100 ft2) @120°F

62

Tabla 16. Combinados Nanopartícula 2


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN


SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN


SIN


12,1 12,1 12,1 12,1 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2

9,8 9,7 9,7 9,7 9,6 9,7 9,6 9,7 9,6 9,7 9,6 9,7

98 97 95 89 126 135 117 132 111 130 104 129

63 62 60 57 80 86 74 84 71 81 61 80

48 49 46 43 61 66 52 64 52 63 50 61

31 32 30 29 39 43 33 42 33 40 32 39

8 8 7 7 9 10 8 10 8 9 8 9

7 7 6 6 8 9 7 9 7 8 7 8

9/10 9/8 8/9 7/6 9/11 9/11 8/9 9/10 8/7 9/10 8/9 8/9

35 35 35 32 46 49 43 48 40 49 43 49

26 27 25 25 34 37 31 36 31 32 18 31

6 6 5 5 7 8 6 8 6 7 6 7

2,4 3,4 2,6 2,8 2,4 3,8 2,4 3,8 2,6 3,4 2 3,4

19 18 17 13 22 21 19 20 17 20 17 18

---------- 5 ---------- 5 ---------- 6 ---------- 6 ---------- 5 ---------- 3

---------- 12 ---------- 8 ---------- 14 ---------- 13 ---------- 12 ---------- 12

---------- 29 ---------- 21 ---------- 34 ---------- 32 ---------- 29 ---------- 27

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,035294 1,035294118 1,035294 1,035294118 1,035294 1,035294118 1,035294 1,035294118 ---------- ----------

23,8 27,4 25,6 25,9 24,7 26,5 23,6 22,4 21,4 17,2 23,8 17,6 ---------- ----------

0,2443 0,282059 0,262776 0,266618 0,255718 0,274352941 0,244329 0,231905882 0,221553 0,178070588 0,2464 0,182211765 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,19 0,15/1 0,19/1,19 0,15/1 0,21/1,80 0,25/2,41 0,18/1,61 0,22/2,14 0,15/1,74 0,14/1,48 ---------- ----------

1170 910 1000 910 1130 963 1080 1023 1090 990 1156 1029 ---------- ----------

136 188 148 204 188 148 204 160 232 176 248 160 ---------- ----------

1,88 1,92 1,6 1,81 1,88 191 1,78 2,25 1,66 1,83 1,64 1,77 ---------- ----------

12,03 13,59 12,92 13,39 12,99 14,82 13,54 19,44 12,85 14,03 12,12 14,87 ---------- ----------

45,08 45,35 41,46 48,14 43,24 45,3 38,26 78,87 42,49 47,11 43,68 48,6 ---------- ----------

11420 11490 11600 11430 11530 11602 11420 11900 11550 12100 11310 11800 ---------- ----------

D50

D90

Conductividad

Conductividad

Pruebas Químicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10

Filtrado Total PPT (mL) 6,9



Valor torque lodo




Spurt Loss (mL) 40,0


YP (lb/100 ft2) @120°F -14,8

YS (lb/100 ft2) @120°F -16,7


Ɵ 3 ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F -40,0

Ɵ 200 ----------

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------

pH ----------

Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

1 ----------

RESULTADOS


MW (ppg) ----------

9,5 - 10,7 9,5 - 10,7 ---------

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 1 1 1 1


Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1 1 1 1 1 ---------

18 18 ---------

0 ---------

Barita (lb/bbl) Pesante 154 154 154 159 159 159

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 10 10 0 0

---------

1 ---------

1 ---------

CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18 18 18 18 18

Lubricante Poliglicol (% Vol.) 1 1 1 1 1

---------

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18

0,5 0,5 ---------


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1


1 ---------


Grafito (lb/bbl) 5 5 0 0 5 0 ---------

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 0 5 0 0 ---------

Sellante mecanico

Sellante mecanico

---------

5 5 ---------



3 ---------

3 3 ---------

Polimero Sintético (lb/bbl) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2


filtrado

3 3 3 3

---------

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

Goma xantica (lb/bbl) Viascosificante 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 ---------

Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280 280 280 280 280 ---------

NANOPARTICULA 2

LODO DE PERFORACION COMBINACIONES

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [Lodo Nano] LODO 33 [Sin gra-gil] LODO 32 [Sin gra-CaCo3 LODO 31 [Sin gil-CacO3 M200] LODO 30 [Sin gra-gil-CaCo3 M200] REDUCCION

63

Una vez realizadas estas pruebas se pudo percibir que al quitarle:

Grafito y Gilsonita

Grafito y CaCO3 M 200

Gilsonita y CaCO3 M 200 Los filtrados incrementan y no es lo que se quiere, por otra parte, cuando se le quitan los tres sellantes (Grafito, Gilsonita y CaCO3) se percibe una estabilidad en los filtrados APY y HPHT, así como una reducción del filtrado PPT usando las dos nanopartículas; estas pruebas no se tuvieron en cuenta debido a que en los casos que reduce el filtrado no es lo esperado comparándolo con los resultados obtenidos sustrayendo de a un aditivo. 4.3 SELECCIÓN DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN

Una vez terminadas las pruebas mencionadas anteriormente y haciendo énfasis en los filtrados (Parámetros primordiales para Qmax Solutions Colombia), se pudo concluir que la mejor formulación del fluido de perforación es la que en sus aditivos contiene la Nanopartícula 1 y eliminando el Grafito. 4.4 COMPLEMENTO PRUEBAS

Una vez realizadas las pruebas necesarias de filtrado para determinar cuál es la formulación óptima al utilizar nanopartículas, se decide por parte de la empresa realizar unas pruebas adicionales con el fin de complementar la investigación y determinar la posible implementación en el campo Chichimene mediante la utilización de las Unidades E3 (6919’-7262’) y E4 (7689’-8043’) para percibir la interacción roca fluido. Dichas pruebas son:

Acreción

Dispersión

Hinchamiento

4.4.1 Acreción y Dispersión. La Acreción da el porcentaje de formación que se queda suspendido en un material bien sea la broca o la tubería; La dispersión en el caso de un lodo base agua es el encargado de modificar, romper o adelgazar la formación en partículas submicroscópicas al implementar una fuerza mecánica o química. En la Tabla 30 se puede observar que el menor % de acreción y dispersión, se evidencia en la formulación sin grafito más la nanopartícula 2 a una concentración de 1% en volumen, siendo este el más recomendado debido a que entre menor acreción, menos material se va a quedar en la broca y en las tuberías de perforación, de igual manera ocurre con la Dispersión, a menor dispersión menos adelgazamiento de la formación y así menos filtrado se va a perder.

64

Tabla 17. Acreción y Dispersión


ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base]

Agua (mL/bbl) Fase continua 280

Goma xantica (lb/bbl) Viascosificante 0,8


filtrado

3

Polimero D (lb/bbl) 0,2

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2

Grafito (lb/bbl) Sellante mecanico 5

Gilsonita (lb/bbl) Sellante mecanico 5

Aditivo E (lb/bbl) Estabilizador Lutita 5

Lignito modificado (lb/bbl) Dispersnate/control 3

Inhibidor de lutita (gal/bbl) Inhibidor 0,5

Mejorador de rop1 (% Vol.)Mejorqador

ROP/Lubricantes

1

Mejorador de rop2 (% Vol.) 1

Lubricante (% Vol.) 1

CaCO3 M200 (lb/bbl) Sellante mecanico 10

Material pesante (lb/bbl) Pesante 154



[Sin Gra + nano 2]

280

0,8

3

LODO DE PERFORACIÓN

[AGUA]

280

----

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ----

[Full nanoparticula 1] [Full nanoparticula 2] [Sin Gra + nano 1]

0,2

1,2

5

3

Lignito modificado (lb/bbl) Dispersante/Control 1

Alcalinizante Alcalinizante 9,5-10,5

5

5

0,5

1

1

1

10

154

1

5

18

18

10

154

1

9,5-10,5 9,5-10,5

0,5

1

1

1

18

18

280

0,8

3

0,2

1,2

5

3

5

280

0,8

3

0,2

1,2

5

3

280

0,8

3

0,2

1,2

5

3

0

0,5

1

18

18

10

154

1

9,5 - 10,7

0

5

0,5

1

1

1

1

9,5 - 10,7

18

1

1

18

10

154

5

9,7 9,7 9,7

1

PARAMETROS ROLADO ROLADO ROLADO ROLADO

1

RESULTADOS

ROLADO

8,333

7

1 1

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

----

ACRECIÓN

30,0

----

----

----

----

----

----

30,0 30,0

ROLADO

12,2

9,7

PESO INICIAL (g) 30,0 30,0 30,0

MW (ppg) 12,2 12,2 12,2 12,2

pH 9,8

233,5

0,00%

DISPERSIÓN

PESO INICIAL (g) 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0

% ACRECIÓN 28,33% 21,67% 17,67% 22,67% 9,67%

233,6 235 236,1 234,5PESO VARILLA (g) 233,5

60,03% 55,66% 61,83% 62,55% 84,53%

PESO FINAL (g) 11,3922 11,9914 13,302 11,4502 11,2341

% RECOBRO 37,97% 39,97% 44,34% 38,17% 37,45% 15,47%

PESO FINAL (g) 8,5 6,5 5,3 6,8 2,9 0

PESO TAMIZ MALLA 40 (g) 102,2078 99,6086 102,398 101,5498 101,4659 102,4598

4,6402

% DISPERSIÓN 62,03%

65

4.4.2 Hinchamiento lineal Es una prueba muy útil cuando se está formulando o reformulando el fluido o lodo de perforación debido a que se puede detectar con severidad la interacción que existe entre la formación y el fluido; Los resultados de esta prueba fueron satisfactorios debido a que se esperaría que al agregarle las nanopartículas el hinchamiento redujera tal como se percibe Gráfica 10. Hinchamiento


9,70

11,1910,4510,24

7,84

19,94

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

00

:00

:00

00

:29

:02

00

:58

:05

01

:27

:07

01

:56

:10

02

:25

:13

02

:54

:15

03

:23

:18

03

:52

:21

04

:21

:23

04

:50

:26

05

:19

:29

05

:48

:31

06

:17

:34

06

:46

:37

07

:15

:39

07

:44

:42

08

:13

:45

08

:42

:47

09

:11

:50

09

:40

:53

10

:09

:56

10

:38

:58

11

:08

:01

11

:37

:04

12

:06

:06

12

:35

:08

13

:04

:10

13

:33

:12

14

:02

:15

14

:31

:17

15

:00

:20

15

:29

:22

15

:58

:26

16

:27

:29

16

:56

:32

17

:25

:39

17

:54

:42

18

:23

:44

18

:52

:47

19

:21

:49

19

:50

:52

20

:19

:55

20

:48

:57

HIN

CH

AM

IEN

TO

TIEMPO

Prueba de Hinchamiento lineal.

Nanopartícula 1 Sin GrafitoBase sin nanoparticulas

Nanopartícula 2

Nanopartícula 1

Nanopartícula 2 Sin Grafito

66

5. EVALUACIÓN ECONOMICA Para el desarrollo del análisis de costos del proyecto es necesario usar el indicador del valor presente neto (VPN), teniendo un límite de tiempo de un año en periodos mensuales y una tasa de interés de oportunidad del 15% efectivo anual. La unidad monetaria usada en esta evaluación son dólares americanos (USD), ya que según HORNGREN19 en el libro Introducción a la Ingeniería Financiera, el dólar es la moneda más usada a nivel mundial, adicional a esto la empresa maneja todos sus valores en esta divisa. A continuación, en la Tabla 31 se presentan los costos de los aditivos químicos necesarios para la preparación del fluido de perforación escogido según las pruebas de filtración mencionadas anteriormente (Lodo de perforación con Nanosílice al 1% en vol. y sin Grafito).


19 HORNGREN, Charles T. Introducción a la contabilidad financiera. Ed. Pearson Education. 2000. .151 p

Tabla 18. Costos de Aditivos Químicos para la formulación seleccionada

ADITIVOSConcentración

del LodoCosto USD Presentación

Valor Unitario

(USD/bbl)

Agua (ml/bbl) 280 $5 1000000 $0,0014

Goma Xantica (lb/bbl) 0,8 $95 55 $1,38

Celuosa Poliamionica (lb/bbl) 3 $63,5 50 $3,81

Polimero Sintético (lb/bbl) 0,2 $494 50 $1,98

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2 $164 50 $3,94

Asfalto Sulfonatado (lb/bbl) 5 $118,4 50 $11,84

Lignito Caustizado (lb/bbl) 3 $42,48 50 $2,55

Grafito (lb/bbl) 5 $28,8 50 $2,88

Inhibidor Amina (ml/bbl) 0,5 $485 55 $4,41

Inhibidor Propilenglicol (ml/bbl) 3,5 $828 55 $52,69

Lubricante Glicol (ml/bbl) 3,5 $590 55 $37,55

Lubricante Poliglicol (ml/bbl) 3,5 $535 55 $34,05

CaCO3 M600 (lb/bbl) 18 $7 110 $1,15

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 $7 110 $1,15

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 $7 110 $0,64

Barita (lb/bbl) 154 $12,9 100 $19,87

Lignito Caustizado (lb/bbl) 1 $42,48 50 $0,85

Soda Cáustica (g/bble) 9,5 $25 55 $4,32

Nanopartícula 1 (ml/bble) 3,5 $1.000 55 $63,64

67

A continuación, se presenta el flujo de caja en el que se evalúa la viabilidad del proyecto. Asumiendo que este proyecto funciona en condiciones ideales, los ingresos tienen un aumento del 20% mensual, los costos se mantienen constantes durante los 12 meses que dura este proyecto, no se piensa hacer venta al final del proyecto, solo se usan 2 Ingenieros en dicho proyecto, no se utiliza la depreciación ya que el tiempo de vida del proyecto no super el año.

Tabla 19. Gastos

Gastos x bbl

Bbl x Pozo

Gasto x Pozo

$248,6623 1000 $248.662



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ingresos $100.000 $120.000 $144.000 $172.800 $207.360 $248.832 $298.598 $358.318 $429.982 $515.978 $619.174 $743.008

Costos -$248.662 -$248.662 -$248.662 -$248.662 -$248.662 -$248.662 -$248.662 -$248.662 -$248.662 -$248.662 -$248.662 -$248.662

Utilidad Bruta -$148.662 -$128.662 -$104.662 -$75.862 -$41.302 $170 $49.936 $109.656 $181.319 $267.316 $370.511 $494.346

Gastos de Venta $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0

Gastos de Admon (2 ing) $7.273 $7.273 $7.273 $7.273 $7.273 $7.273 $7.273 $7.273 $7.273 $7.273 $7.273 $7.273

Utilidad Operacional -$141.390 -$121.390 -$97.390 -$68.590 -$34.030 $7.442 $57.209 $116.928 $188.592 $274.588 $377.784 $501.619

Depresiación $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0

Utilidad Neta -$141.390 -$121.390 -$97.390 -$68.590 -$34.030 $7.442 $57.209 $116.928 $188.592 $274.588 $377.784 $501.619

Inversión -$600.000

Flujo de caja libre -$600.000 -$141.390 -$121.390 -$97.390 -$68.590 -$34.030 $7.442 $57.209 $116.928 $188.592 $274.588 $377.784 $501.619

Tabla 20. Flujo de Caja

68

5.1 VALOR PRESENTE NETO (VPN) Este indicador trae los valores de los ingresos y los egresos futuros a valor monetario actual. Esto permite la decisión sobre la viabilidad de un proyecto. El VPN puede ser calculado mediante la siguiente ecuación.

Fuente. BACA, Guillermo. Ingeniería Económica. Bogotá: Fondo Educativo Panamericano, 2000. P 197.20

Donde:

𝑽𝒕 = Valor en el periodo 𝒊 = Tasa de interés de oportunidad (TIO) t = periodo de tiempo n = Numero de periodos Al resolver dicha ecuación se obtiene que el valor del VPN es de 712.864 USD, usando una Tasa de Interés de Oportunidad (TIO) del 15%. Lo que representa que el proyecto es viable. 5.2 TASA DE INTERES DE RETORNO (TIR)

La Tasa de Interés de Retorno representa el porcentaje de rentabilidad o de pérdida que se tendrá en un proyecto. Esta está directamente relacionada al valor del VPN. Se debe calcular por medio de tanteo, variando la Tasa de Interés de Oportunidad hasta que el VPN sea igual a cero, lo que representa hasta cuanto porcentaje soporta el proyecto, un valor superior a este podría representar una pérdida de la rentabilidad.18´ Para hacer el análisis de la TIR con respecto a la TIO, se debe seguir las siguientes especificaciones:

Si la TIR>TIO: El proyecto NO es viable.

Si la TIR<TIO: El proyecto es viable.

A partir del flujo de caja (Tabla 33) la TIR obtenida es del 4%. Al hacer el análisis antes mencionado, se puede observar que la TIR (4%) efectivamente en menor a la TIO (15%), por lo que el proyecto es VIABLE.

20 BACA, Guillermo. Ingeniería Económica. Bogotá: Fondo Educativo Panamericano, 2000. P 197.20

𝒏

𝑽𝑷𝑵(𝒊) = ∑ 𝑽𝒕 (𝟏 + 𝒊)−𝒕

𝒕

=

𝟏

Ecuación 9. Valor Presente Neto (VPN)

69

5.3 TIEMPO DE RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN

Según el flujo de caja libre observado en la última fila de la Tabla 33, se observa que a partir del mes 10 se empiezan a obtener ganancias sobre el proyecto. Si se hace la suma de las ganancias del mes 10 y 11 se aprecia que da un valor de 652.372 USD, lo que significa que para el mes 11 del proyecto ya se ha recuperado la inversión de 600.000 USD. Dichas ganancias observadas en los últimos meses del flujo de caja libre vienen de la modificación en la formulación del lodo; Aunque agregar la nanopartícula sube un poco el costo del lodo, al utilizarlo se reducen los costos operativos, esto debido a que las pérdidas de filtrado se reducen sustancialmente tal como se ve en las pruebas realizadas a lo largo de la investigación, minimizando los tiempos de perforación, evitando pegas diferenciales y aumentando la producción; Esta reducción de costos operativos se puede traducir en una ganancia para la empresa; Si se hiciera el análisis del flujo de caja por más tiempo podría verse como aumentaría la cantidad de ganancias.

70

6. CONCLUSIONES

Una vez realizadas todas las pruebas requeridas por la empresa con las nanopartículas suministradas por dos proveedores distintos y cambiando la concentración de sellantes mecánicos, se determinó que la mejor formulación del lodo de perforación es agregando la Nanopartícula 1 y 0lb/bbl de Grafito.

Al incorporar Nanopartículas de sílice a la formulación del lodo de perforación, se observa una gran mejoría en sus propiedades fisicoquímicas, siendo los filtrados los beneficiados.

Al modificar el lodo trabajado actualmente, es decir, agregándole nanopartículas de sílice al 1% en concentración y eliminando el Grafito de sus aditivos, se observó una notable reducción de los filtrados API, HPHT y PPT de 17,6%, 22,2% y 60,34% respectivamente, logrando superar las expectativas planteadas y así, analizar la posible implementación al Campo Castilla ubicado en la cuenca de los Llanos Orientales.

Según las pruebas realizadas se puede destacar que los Carbonatos de Calcio Malla 600 y Malla 325 sumados a las Nanosílice, son de suma importancia en la elaboración de un fluido de perforación, debido a que la reducción de filtrados API, HPHT y PPT tanto en la Nanopartícula 1 como en la Nanopartícula 2 son del 23,5%, 16,7%, 17,2% y 23,5%, 16,7%, 27,6% respectivamente.

Analizando la mejor formulación del fluido de perforación, se puede evidenciar un coeficiente de lubricidad de 0,176047 siendo el rango ideal 0,2, sobrepasando las expectativas de la empresa, debido a que este valor nos indica que hay menos fricción entre el fluido y la broca., minimizando los tiempos de perforación y costos de dicho proceso.

Según el análisis financiero realizado, se logró obtener un VPN de 712.864 USD y un valor de la TIR del 4%, con dicho resultado se realizó un comparativo entre TIR Vs TIO, observando que la TIR es Menor a la TIO, dando lugar a que el proyecto sea viable y rentable para la empresa, recuperando la inversión inicial de 600.000USD a partir del mes once.

71

7. RECOMENDACIONES

Realizar un análisis profundo del Mudcake proporcionado por las pruebas API, HPHT y PPT para las dos mejores formulaciones del lodo, tanto de Grafito como de Gilsonita.

Analizar el fluido de perforación con Nanopartículas de sílice en las pruebas de Acreción, Dispersión e Hinchamiento con formaciones por separado E3, E4 y C2 para observar si decrecen favorablemente.

Realizar una formulación del fluido de perforación eliminando uno de los lubricantes o mejoradores de ROP que cumplen la misma función, para lograr un lodo menos saturado de este aditivo y reducir costos.

Someter el fluido de perforación presentado en este proyecto en campo, para evaluar la implementación de este en la zona de interés.

72

BIBLIOGRFÍA BACA, GUILLERMO. Ingeniería Económica. Bogotá: Fondo Educativo Panamericano, 2000. P 197.1 BORISOV, ALEXEY S. HUSEIN, MAEN. HARELAND, GEIR. A field application of nanoparticle-based invert emulsion drilling fluids. [En linea]. Universidad de Calgary. Calgary, AB, Canadá.: 2015. [Citado 2019-03-17]. Disponible en: <https://briefs.techconnect.org/wp-content/volumes/TCB2015v2/pdf/736.pdf>. Cheraghian G., Hemmati M., Masihi M., Bazgir S. "An Experimental Investigation of the Enhanced Oil Recovery and Improved Performance of Drilling Fluids Using Titanium Dioxide and Fumed Silica Nanoparticles." Journal of Nanostructure in Chemistry. 2013. ESCANDÓN LUIS, COLLAZOS JHONATAN, ENDO ADRIAN. QMAX SOLUTIONS COLOMBIA. Reporte Final Fluido de Perforación. Bogotá, Colombia. 8 noviembre de 2017 [Citado en 17 marzo de 2019]. GARCIA CLAVO, ANA MELISA. MANJARRES CALDERON, FABIAN IVAN. Evaluación técnica de un fluido de perforación base agua utilizando como aditivo nanopartículas de óxido de grafeno a escala de laboratorio para la inhibición de lutitas en los campos castilla y Chichimene de Ecopetrol S.A. [En Línea]. Tesis. Fundación Universidad de América. Bogotá D.C.: 2017. [Citado 17, marzo, 2019]. Disponible en: http://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6404/1/5121369-2017-2-IP.pdf. GATOO MA, NASEEM S; ARFAT MY, DAR AM, ZUBAIR S. Physicochemical properties of nanomaterials: implication in associated toxic manifestation (2014). Biomed Research International 2014; 498420. Hoelscher, Katherine Price, et al. "Application of Nanotechnology in Drilling Fluids." SPE International Oilfield Nanotechnology Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers, 2012. INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Documentación. Presentación de tesis, trabajos de grado y otros trabajos de investigación. NTC 1486. Bogotá D. C.: El instituto, 2008. 36p. 2008.

LEGUÍZAMO, Daniel. Sólidos en el fluido de perforación. En: Manual de entrenamiento básico para el sistema de control de sólidos. 1 ed. Bogotá D.C. 2015. P.6.

73

LEYVA GÓMEZ, GERARDO. Nanopartículas de plata: tecnología para su obtención, caracterización y actividad biológica. Vol. 2. p.1. Artículo de revisión. Investigación en Discapacidad. 2013. [Citado 15, Marzo, 2019]. Disponible en: http://www.medigraphic.com/pdfs/invdis/ir-2013/ir131c.pdf LING, et al. "A Comprehensive Approach to Estimate Invasion Radius of Mud Filtrate to Evaluate Formation Damage Caused by Overbalanced Drilling." SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control. Society of Petroleum Engineers, 2014. Manual de fluidos de perforación, Instituto americano del petróleo Dallas Texas.16.20. Manual de fluidos de perforación. MI. SWACO (2000) Houston Oilfield Review, Fundamentos de los fluidos de perforación. Houston, Texas. 2013, Volumen 25, No 1. PRICE HOELSCHER,Katherine, et al. Application of Nanotechnology in drilling fluids. 2012. p. 1-7. PRICE KATHERINE, Young Steve, Friedheim, Guido De Stefano M-I SWACO.NANOTECHNOLOGY APPLICATION IN DRILLING FLUIDS.2013. p 4. HORNGREN, Charles T. Introducción a la contabilidad financiera. Ed. Pearson Education. 2000. .151 p RANKIA. Tasa Interna de Retorno (TIR): definición, cálculo y ejemplos. [En Línea]. Colombia: 2016. [Citado 11, noviembre, 2019]. Disponible en: https://www.rankia.cl/blog/mejores-opiniones-chile/3391122-tasa-interna-retorno-tir-definicion-calculo-ejemplos

74

ANEXOS

75

Gilsonita Nanopartícula 1


SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 9,8 10,4 9,7 10,4 9,7 10,3

98 97 96 93 121 94 118 87 113 84

63 62 61 60 97 60 74 56 72 54

48 49 47 46 59 47 57 44 55 42

31 32 31 31 38 31 37 29 36 28

8 8 7 8 8 8 9 7 8 7

7 7 6 7 7 7 8 6 7 6

9/10 9/8 7/8 9/8 11/10 8/9 9/11 8/9 8/12 9/11

35 35 35 33 44 34 44 31 41 30

26 27 28 27 33 26 30 25 31 24

6 6 5 6 6 6 7 5 6 5

2,4 3,4 2,6 2,6 2,4 3,4 2,5 3,2 2,4 3,6

19 18 17 15 15 13 15 13 15 13

---------- 5 ---------- 4 ---------- 2 ---------- 2,5 ---------- 2,5

---------- 12 ---------- 10 ---------- 6,5 ---------- 7,5 ---------- 11,5

---------- 29 ---------- 24 ---------- 15 ---------- 17,5 ---------- 25,5

1,026471 1,02941176 1,026471 1,0294118 1,032352941 1,032352941 1,0323529 1,03235294 1,032353 1,032352941 ---------- ----------

23,8 27,4 24,5 26,5 17,5 15 15,4 14,8 14,8 16,2 ---------- ----------

0,2443 0,28205882 0,251485 0,2727941 0,180661765 0,154852941 0,1589824 0,15278824 0,152788 0,167241176 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,21/2,35 0,13/2,33 0,2/2,61 0,14/2,14 0,13/2,72 0,13/2,07 ---------- ----------

1170 910 1130 980 1000 1000 900 1000 980 1000 ---------- ----------

136 188 148 196 136 320 204 400 148 280 ---------- ----------

1,88 1,92 1,83 1,76 1,88 1,92 1,78 1,87 1,62 1,76 ---------- ----------

12,03 13,59 12,71 12,72 15,04 15,59 12,74 12,75 11,2 11,46 ---------- ----------

45,08 45,35 42,38 46,07 52,03 53,75 44,8 45,23 38,57 40,36 ---------- ----------

11420 11490 11190 11690 10920 11590 11030 11460 11140 9510 ---------- ----------



NANOPARTICULA 1

LODO DE PERFORACION GILSONITA

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [Lodo Nano]


filtrado

3 3







Sellante mecanico

Sellante mecanico



ROP/Lubricantes

1 1


154 154

1


CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18



RESULTADOS

LODO 11 [3lb/bbl] LODO 9 [1lb/bbl] LODO 7 [0lb/bbl] %REDUCCIÓN

280



18



3 3 3 ---------

0,2 0,2 0,2 ---------

280 280 ---------

0,8 0,8 0,8 ---------

3 3 3 ---------

5 5 5 ---------

1,2 1,2 1,2 ---------

5 5 5 ---------

1 1 1 ---------

1 1 1 ---------

3 1 0 ---------

0,5 0,5 0,5 ---------

18 18 18 ---------

10 10 10 ---------

1 1 1 ---------

18 18 18 ---------

9,5 - 10,9 9,5 - 10,8 9,5 - 10,7 ---------

1 1 1 ----------

154 154 154 ---------

1 1 1 ---------

Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

Ɵ 200 ----------


MW (ppg) ----------

pH ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F 2,9

YP (lb/100 ft2) @120°F 3,7

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------

Ɵ 3 ----------


Spurt Loss (mL) 60



YS (lb/100 ft2) @120°F 0,0



Conductividad

Conductividad

Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10 (µm)

D50 (µm)

D90 (µm)



Valor torque lodo


Pruebas Químicas


ANEXO A.

GILSONITA

76

Filtrado API (Gilsonita Nanopartícula 1) Filtrado HPHT (Gilsonita Nanopartícula 1)


Filtrado PPT (Gilsonita Nanopartícula 1)


2924

15 17,5

25,5

0

10

20

30

40

LodoBase

LodoNano


mL

Filtrado Total PPT

Rolado

77

Gilsonita Nanopartícula 2


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°FSIN ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,7 9,7 9,7 9,6 9,7 9,6 9,7 9,6

98 97 95 89 111 115 110 110 108 104

63 62 60 57 72 73 70 71 68 67

48 49 46 43 53 56 53 55 54 51

31 32 30 29 34 37 35 36 35 34

8 8 7 7 9 9 9 9 9 8

7 7 6 6 8 8 8 8 8 7

9/10 9/8 8/9 7/6 8/9 8/9 8/9 8/9 9/10 8/9

35 35 35 32 40 42 40 39 39 37

26 27 25 25 28 31 30 32 33 30

6 6 5 5 7 7 7 7 7 6

2,4 3,4 2,6 2,8 2,8 3,4 2,8 3,4 3 3,6

19 18 17 13 17 13 17 12 10 14

---------- 5 ---------- 5 ---------- 4 ---------- 4,5 ---------- 4

---------- 12 ---------- 8 ---------- 11 ---------- 10,5 ---------- 11

---------- 29 ---------- 21 ---------- 26 ---------- 25,5 ---------- 26

1,0264706 1,0294118 1,026471 1,0294118 1,02058824 1,0205882 1,0205882 1,0205882 1,020588 1,02058824 ---------- ----------

23,8 27,4 25,6 25,9 23,8 18,2 24,1 18,8 24,9 18,2 ---------- ----------

0,2443 0,2820588 0,262776 0,2666176 0,2429 0,1857471 0,2459618 0,1918706 0,254126 0,18574706 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,19 0,15/1 0,21/1,80 0,25/2,41 0,18/1,61 0,22/2,14 0,15/1,74 0,14/1,48 ---------- ----------

1170 910 1000 950 1000 1000 900 900 970 1200 ---------- ----------

136 188 148 204 160 232 176 248 160 320 ---------- ----------

1,88 1,92 1,6 1,81 1,84 1,51 1,8 1,64 1,75 1,65 ---------- ----------

12,03 13,59 12,92 13,39 12,61 11,38 12,39 13,5 12,36 12,65 ---------- ----------

45,08 45,35 41,46 48,14 41,4 32,83 40,9 46,83 41,6 39,24 ---------- ----------

11420 11490 11600 11430 9100 11030 9200 10420 9720 10470 ---------- ----------

NANOPARTICULA 2




0,8 ---------


filtrado

3 3 3 3 3 ---------


---------



5 ---------



5 ---------

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 3 1 0 ---------


Sellante mecanico

0,5 ---------


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1 ---------


---------



18 ---------

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18 ---------

CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18 18 18

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 10 10 10 10 ---------


Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1 1 1 1 ---------

9,5 - 10,7 ---------

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 1 1 1 1 ----------


Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

Ɵ 200 ----------

RESULTADOS


MW (ppg) ----------

pH ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F -11,4

YP (lb/100 ft2) @120°F -18,5

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------

Ɵ 3 ----------


Spurt Loss (mL) 10



YS (lb/100 ft2) @120°F -16,7



Conductividad

Conductividad

Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10

D50

D90



Valor torque lodo


Pruebas Químicas


78

Filtrado API (Gilsonita Nanopartícula 2) Filtrado HPHT (Gilsonita Nanopartícula 2)


Filtrado PPT (Gilsonita Nanopartícula 2)


1917 17 17

10

18

13 13 1214

0

5

10

15

20

LodoBase

LodoNano


mL

Filtrado HPHT

Sin Rolar

79

Mejores Gilsonita Nanopartícula 1 y 2


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 9,7 9,7 9,8 10,4 9,7 9,6

98 97 96 93 95 89 121 94 110 110

63 62 61 60 60 57 97 60 70 71

48 49 47 46 46 43 59 47 53 55

31 32 31 31 30 29 38 31 35 36

8 8 7 8 7 7 8 8 9 9

7 7 6 7 6 6 7 7 8 8

9/10 9/8 7/8 9/8 8/9 7/6 11/10 8/9 8/9 8/9

35 35 35 33 35 32 44 34 40 39

26 27 28 27 25 25 33 26 30 32

6 6 5 6 5 5 6 6 7 7

2,4 3,4 2,6 2,6 2,6 2,8 2,4 3,4 2,8 3,4

19 18 17 15 17 13 15 13 17 12

---------- 5 ---------- 4 ---------- 5 ---------- 2 ---------- 4,5

---------- 12 ---------- 10 ---------- 8 ---------- 6,5 ---------- 10,5

---------- 29 ---------- 24 ---------- 21 ---------- 15 ---------- 25,5

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,032353 1,032353 1,020588 1,020588

23,8 27,4 24,5 26,5 25,6 25,9 17,5 15 24,1 18,8

0,2443 0,282059 0,251485 0,272794 0,262776 0,266618 0,180662 0,154853 0,245962 0,191871

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,19/1,19 0,15/1 0,21/2,35 0,13/2,33 0,18/1,61 0,22/2,14

1170 910 1130 700 1000 650 1000 1000 900 900

136 188 148 196 148 204 136 320 176 248

1,88 1,92 1,83 1,76 1,6 1,81 1,88 1,92 1,8 1,64

12,03 13,59 12,71 12,72 12,92 13,39 15,04 15,59 12,39 13,5

45,08 45,35 42,38 46,07 41,46 48,14 52,03 53,75 40,9 46,83

11420 11490 11190 11690 11600 11430 10920 11590 9200 10420

Sellante mecanico

Sellante mecanico

D10

D50

D90

Conductividad

Conductividad


Pruebas Químicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


Spurt Loss (mL)





Valor torque lodo

VP (cP) @120°F

YP (lb/100 ft2) @120°F

YS (lb/100 ft2) @120°F

Filtrado API (mL)



Ɵ 300

Ɵ 200

Ɵ 100

Ɵ 6

Ɵ 3

Geles @120°F

1

RESULTADOS

PARAMETROS

MW (ppg)

pH

Ɵ 600

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 1 1 1


1

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5 - 10,9 9,5 - 10,8

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1 1 1

18

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18

CaCO3 M600 (lb/bbl)

Sellante mecanico

18 18 18 18

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 10 10 10 10


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1



5 3 1



3

Grafito (lb/bbl) 5 5 5 5 5


Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control 3 3 3 3

5

3



filtrado

3 3 3 3


280


Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280 280 280

MEJORES GILSONITA


ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [Lodo Nano1] [Lodo Nano2] LODO 11 [3lb/bbl] LODO 10 [1lb/bbl]

80

Filtrado API (Gilsonita Nanopartícula 1 y 2) Filtrado HPHT (Gilsonita Nanopartícula 1 y 2)


Filtrado PPT (Gilsonita Nanopartícula 1 y 2)


81

Para el caso de la Gilsonita se percibió que, dependiendo la concentración de aditivo, los filtrados pueden cambiar sin un patrón específico, por tal motivo se decidió como parámetro de elección, elegir la formulación en la cual se redujera más los tres filtrados. Una vez realizadas las pruebas con cada concentración y cada nanopartícula tanto rolados como no rolados, se concluyó que las dos mejores formulaciones fueron 3lb/bbl para la nanopartícula 1 y 1lb/bbl para la nanopartícula 2. Por último, se realizó una tabla en donde se compararon estas dos mejores formulaciones en donde se:

Mantiene filtrado API


Reduce filtrado PPT en nanopartícula 2

Reduce sustancialmente filtrado PPT en nanopartícula 1 Las pruebas para la nanopartícula 1 fueron las elegidas para ser candidatas a una posible implementación debido a que arrojaron un resultado satisfactorio; El filtrado API se mantiene, el filtrado HPHT paso de 18mL a 13mL logrando una reducción del 27,8% y al analizar el filtrado PPT paso de 29mL a 15mL logrando una reducción del 48,3% algo extraordinario para los fines que se quieren. El resultado sería realizar un lodo de perforación como se venía trabajando por la empresa con la diferencia que se le agrega 1% en volumen de nanopartícula 1 y una concentración de Gilsonita de 3lb/bbl; Esto con el fin de minimizar el filtrado del lodo hacia la formación disminuyendo el tiempo de perforación y actuando de manera amigable con el medio ambiente.

82

ANEXO B. CaCO3 M600

CaCO3 M600 Nanopartícula 1


SIN ROLARROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 10,3 11,4 10,3 11,2 10,1 11,2

98 97 96 93 102 106 99 91 96 82

63 62 61 60 65 68 63 52 61 52

48 49 47 46 49 54 47 44 47 41

31 32 31 31 32 36 32 29 31 27

8 8 7 8 8 9 8 8 7 8

7 7 6 7 7 8 7 7 6 7

9/10 9/8 7/8 9/8 10/12 8/10 9/11 7/9 8/10 8/9

35 35 35 33 37 38 36 39 35 30

26 27 28 27 28 30 27 13 26 22

6 6 5 6 6 7 6 6 5 6

2,4 3,4 2,6 2,6 2,8 3,8 2,6 4 2,6 4,4

19 18 17 15 14 13 13 13 9 14

---------- 5 ---------- 4 ---------- 6 ---------- 4 ---------- 3

---------- 12 ---------- 10 ---------- 11 ---------- 11 ---------- 12

---------- 29 ---------- 24 ---------- 28 ---------- 26 ---------- 27

1,026470588 1,029411765 1,026471 1,02941176 1,038235294 1,002941176 1,038235294 1,002941176 1,038235294 1,002941176 ---------- ----------

23,8 27,4 24,5 26,5 12,1 11,8 11,7 11,7 11 10,8 ---------- ----------

0,2443 0,282058824 0,251485294 0,27279412 0,125626471 0,118347059 0,121473529 0,117344118 0,114205882 0,108317647 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,39/1,58 0,42/2,1 0,42/1,7 0,31/2 0,37/1,68 0,37/1,94 ---------- ----------

1170 910 1130 970 1100 1100 1050 1050 1150 1120 ---------- ----------

136 188 148 196 300 400 168 480 164 280 ---------- ----------

1,88 1,92 1,83 1,76 1,55 1,41 1,89 1,55 1,57 1,53 ---------- ----------

12,03 13,59 12,71 12,72 12,67 12,63 17,25 13,96 12,61 13,84 ---------- ----------

45,08 45,35 42,38 46,07 38,24 37,25 69,3 43,74 38,49 46,82 ---------- ----------

11420 11490 11190 11690 11120 11140 11210 11030 11330 10920 ---------- ----------

NANOPARTICULA 1

LODO DE PERFORACION CARBONATO DE CALCIO (CaCO3) M600



0,8 ---------


filtrado

3 3 3 3 3 ---------


---------



5 ---------



5 ---------

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5 5 5 ---------


Sellante mecanico

0,5 ---------


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1 ---------


---------



0 ---------

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18 ---------

CaCO3 M600 (lb/bbl) 18 18 10 5Sellante mecanico

Sellante mecanico

10 ---------



1 ---------

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5 - 10,9 9,5 - 10,8 9,5 - 10,7 ---------


pH ----------

Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

1 ----------

RESULTADOS


MW (ppg) ----------


Ɵ 3 ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F 5,7

Ɵ 200 ----------

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------



Spurt Loss (mL)



YP (lb/100 ft2) @120°F 0,0

YS (lb/100 ft2) @120°F 0,0


20,0

16,7

17,2

Conductividad

Conductividad

Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10

D50

D90



Valor torque lodo


Pruebas Químicas


83

Filtrado API (CaCO3 M600 Nanopartícula 1) Filtrado HPHT (CaCO3 M600 Nanopartícula 1)


Filtrado PPT (CaCO3 M600 Nanopartícula 1)


84



SIN ROLARROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,3 12,2 12,3 12,2 12,3 12,2

9,8 9,7 9,7 9,7 9,6 9,7 9,6 9,7 9,6 9,7

98 97 95 89 115 113 109 109 101 95

63 62 60 57 73 72 69 70 65 61

48 49 46 43 57 56 52 54 50 47

31 32 30 29 36 37 34 37 33 32

8 8 7 7 9 10 9 11 7 9

7 7 6 6 8 9 8 10 6 8

9/10 9/8 8/9 7/6 8/9 9/11 8/9 10/12 8/9 8/10

35 35 35 32 42 41 40 39 36 34

26 27 25 25 31 31 29 31 29 27

6 6 5 5 7 8 7 9 5 7

2,4 3,4 2,6 2,8 2,6 2,8 2,4 3,6 2,4 3

19 18 17 13 14 15 11 15 9 17

---------- 5 ---------- 5 ---------- 4,5 ---------- 3,5 ---------- 3

---------- 12 ---------- 8 ---------- 15 ---------- 14,5 ---------- 13

---------- 29 ---------- 21 ---------- 34,5 ---------- 32,5 ---------- 29

1,026470588 1,02941176 1,026471 1,029412 1,023529 1,02352941 1,023529 1,023529412 1,02352941 1,023529412 ---------- ----------

23,8 27,4 25,6 25,9 11,8 12,5 11,8 12,36 11,7 12,3 ---------- ----------

0,2443 0,28205882 0,2627765 0,266618 0,120776 0,12794118 0,120776 0,126508235 0,11975294 0,125894118 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,19 0,15/1 0,60/2,66 0,05/0,72 0,62/2,51 0,12/1,07 0,40/2,69 0,14/1,1 ---------- ----------

1170 910 1000 965 1250 1260 1500 1250 1200 1160 ---------- ----------

136 188 148 204 188 184 184 208 148 200 ---------- ----------

1,88 1,92 1,6 1,81 1,87 1,9 1,95 1,99 1,48 1,53 ---------- ----------

12,03 13,59 12,92 13,39 15,66 16,59 16,61 17,11 14,3 14,1 ---------- ----------

45,08 45,35 41,46 48,14 48,45 48,09 53,77 53,67 39,51 42,08 ---------- ----------

11420 11490 11600 11430 11350 7020 11290 7360 11090 7490 ---------- ----------

NANOPARTICULA 2




0,8 ---------


filtrado

3 3 3 3 3 ---------


---------



5 ---------



5 ---------

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5 5 5 ---------


Sellante mecanico

0,5 ---------


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1 ---------


---------



0 ---------

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18 ---------


Sellante mecanico

10 ---------



1 ---------



1 ----------

RESULTADOS


MW (ppg) ----------


Ɵ 200 ----------

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------

pH ----------

Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

YP (lb/100 ft2) @120°F 7,4

YS (lb/100 ft2) @120°F 16,7


Ɵ 3 ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F 8,6




Valor torque lodo




Spurt Loss (mL) 0,0


D50

D90

Conductividad

Conductividad

Pruebas Químicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10

85





86

Mejores CaCO3 M600 Nanopartícula 1 y 2


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 9,7 9,7

98 97 96 93 95 89

63 62 61 60 60 57

48 49 47 46 46 43

31 32 31 31 30 29

8 8 7 8 7 7

7 7 6 7 6 6

9/10 9/8 7/8 9/8 8/9 7/6

35 35 35 33 35 32

26 27 28 27 25 25

6 6 5 6 5 5

2,4 3,4 2,6 2,6 2,6 2,8

19 18 17 15 17 13

---------- 5 ---------- 4 ---------- 5

---------- 12 ---------- 10 ---------- 8

---------- 29 ---------- 24 ---------- 21

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,026471 1,029412

23,8 27,4 24,5 26,5 25,6 25,9

0,2443 0,282059 0,251485 0,272794 0,262776 0,266618

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,19/1,19 0,15/1

1170 910 1130 700 1000 650

136 188 148 196 148 204

1,88 1,92 1,83 1,76 1,6 1,81

12,03 13,59 12,71 12,72 12,92 13,39

45,08 45,35 42,38 46,07 41,46 48,14

11420 11490 11190 11690 11600 11430

Conductividad

Sellante mecanico

Sellante mecanico

Sellante mecanico

Sellante mecanico

Sellante mecanico

D10

D50

D90

Conductividad

MEJORES CaCO3 M600 NANOPARTICULA 1 Y 2

RESULTADOS



Pruebas Químicas



Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


Spurt Loss (mL)




Valor torque lodo

VP (cP) @120°F

YP (lb/100 ft2) @120°F

YS (lb/100 ft2) @120°F

Filtrado API (mL)


Ɵ 300

Ɵ 200

Ɵ 100

Ɵ 6

Ɵ 3

Geles @120°F

PARAMETROS

MW (ppg)

pH

Ɵ 600

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 1 1

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1 1

Barita (lb/bbl) Pesante 154 154 154

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18

CaCO3 M600 (lb/bbl) 18 18 18

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 10 10

1 1

Lubricante Poliglicol (% Vol.) 1 1 1


ROP/Lubricantes

1 1 1


5 5

Inhibidor amina (gal/bbl) Inhibidor 0,5 0,5 0,5

Grafito (lb/bbl) 5 5 5


Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control 3 3 3

Asfalto Sulfonatado (lb/bbl) Estabilizador Lutita 5 5 5

Polimero Sintético (lb/bbl) 0,2 0,2 0,2


filtrado

3 3 3

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2 1,2 1,2

Goma xantica (lb/bbl) Viascosificante 0,8 0,8 0,8

Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280 280

LODO DE PERFORACION

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [Lodo Nano1] [Lodo Nano2]

87

Filtrado API (CaCO3 M600 Nanopartícula 1 y 2) Filtrado HPHT (CaCO3 M600 Nanopartícula 1 y 2)


Filtrado PPT (CaCO3 M600 Nanopartícula 1 y 2)


88

Según las pruebas realizadas se puedo establecer que el uso de CaCO3 M600 es supremamente importante para el lodo de perforación debido a que, entre menor concentración de este, los filtrados van a aumentar considerablemente Una vez realizadas las pruebas con cada concentración y cada nanopartícula tanto rolados como no rolados, se concluyó que las dos mejores formulaciones fueron agregándole las nanopartículas 1 y nanopartícula 2 sin cambiar las concentraciones de los demás aditivos Por último, se realizó una tabla en donde se compararon estas dos mejores formulaciones en donde se:

Reduce filtrado API


Reduce filtrado PPT Las pruebas para la nanopartícula 2 fueron las elegidas para ser candidatas a una posible implementación debido a que arrojaron un resultado satisfactorio; El filtrado API pasa de 3,4mL a 2,6mL logrando una reducción de 23,5%, el filtrado HPHT paso de 18mL a 15mL logrando una reducción del 16,7% y al analizar el filtrado PPT paso de 29mL a 21mL logrando una reducción del 27,6%. El resultado sería realizar un lodo de perforación como se venía trabajando por la empresa con la diferencia que se le agrega 1% en volumen de nanopartícula 2; Esto con el fin de minimizar el filtrado del lodo hacia la formación disminuyendo el tiempo de perforación, disminuyendo costos al eliminar uno de los aditivos y actuando de manera amigable con el medio ambiente.

89

ANEXO C. CaCO3 M325



SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 9,7 9,7 9,7 9,7 9,7 9,5

98 97 96 93 99 94 98 90 92 87

63 62 61 60 62 61 62 61 58 56

48 49 47 46 48 46 47 46 45 43

31 32 31 31 32 31 31 31 30 28

8 8 7 8 8 8 9 8 8 7

7 7 6 7 7 7 8 7 7 6

9/10 9/8 7/8 9/8 9/10 8/11 8/11 9/11 9/12 8/9

35 35 35 33 36 33 36 29 34 31

26 27 28 27 26 28 26 32 24 25

6 6 5 6 6 6 7 6 6 5

2,4 3,4 2,6 2,6 2,2 3,4 3 3,2 3 3,2

19 18 17 15 10 18 16 15 18 13

---------- 5 ---------- 4 ---------- 4,5 ---------- 8 ---------- 8

---------- 12 ---------- 10 ---------- 12,5 ---------- 12,5 ---------- 12,5

---------- 29 ---------- 24 ---------- 29,5 ---------- 33 ---------- 33

1,026471 1,02941176 1,026471 1,0294118 1 1 1 1 1 1 ---------- ----------

23,8 27,4 24,5 26,5 24 25,13 23,7 25 24,2 24,8 ---------- ----------

0,2443 0,28205882 0,251485 0,2727941 0,24 0,2513 0,237 0,25 0,242 0,248 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,11/1,65 0,12/1,68 0,14/1,64 0,14/1,65 0,16/1,74 0,14/1,39 ---------- ----------

1170 910 1130 970 988 990 900 1021 1400 900 ---------- ----------

136 188 148 196 120 252 128 276 128 200 ---------- ----------

1,88 1,92 1,83 1,76 1,8 1,87 1,67 1,66 1,61 1,53 ---------- ----------

12,03 13,59 12,71 12,72 12,38 14,95 12,84 13,32 12,66 13,84 ---------- ----------

45,08 45,35 42,38 46,07 38,58 50,97 42,49 45,07 43,48 46,82 ---------- ----------

11420 11490 11190 11690 11290 11840 11520 12040 11380 11740 ---------- ----------

NANOPARTICULA 1




0,8 ---------


filtrado

3 3 3 3 3 ---------


---------



5 ---------



5 ---------

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5 5 5 ---------


Sellante mecanico

0,5 ---------


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1 ---------


---------



18 ---------

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 10 5 0 ---------


Sellante mecanico

10 ---------



1 ---------



pH ----------

Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

1 ----------

RESULTADOS


MW (ppg) ----------


Ɵ 3 ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F 5,7

Ɵ 200 ----------

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------



Spurt Loss (mL)



YP (lb/100 ft2) @120°F 0,0

YS (lb/100 ft2) @120°F 0,0


20,0

16,7

17,2

Conductividad

Conductividad

Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10

D50

D90



Valor torque lodo


Pruebas Químicas


90





91

CaCO3 M 325 Nanopartícula 2


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,2 12,1 12,2 12,1 12,2

9,8 9,7 9,7 9,7 9,5 9,6 9,6 9,6 9,6 9,6

98 97 95 89 106 99 104 95 95 94

63 62 60 57 68 63 66 60 61 60

48 49 46 43 54 49 51 47 47 46

31 32 30 29 35 33 33 31 30 31

8 8 7 7 9 9 9 9 8 8

7 7 6 6 8 8 8 8 7 7

9/10 9/8 8/9 7/6 9/10 8/9 9/10 8/9 8/9 7/8

35 35 35 32 38 36 38 35 34 34

26 27 25 25 30 27 28 25 27 26

6 6 5 5 7 7 7 7 6 6

2,4 3,4 2,6 2,8 3 3,8 3,2 3,8 3,2 4,2

19 18 17 13 20 17 18 17 18 16

---------- 5 ---------- 5 ---------- 7,5 ---------- 8 ---------- 8

---------- 12 ---------- 8 ---------- 11,5 ---------- 12,5 ---------- 12,5

---------- 29 ---------- 21 ---------- 30,5 ---------- 33 ---------- 33

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,02352941 1,008823529 1,023529 1,008823529 1,023529 1,00882353 ---------- ----------

23,8 27,4 25,6 25,9 24,1 26,8 22,7 26 23,5 25,03 ---------- ----------

0,2443 0,282059 0,262776 0,266618 0,24667059 0,270364706 0,232341 0,262294118 0,240529 0,25250853 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,19 0,15/1 0,18/1,72 0,10/1,78 0,17/1,75 0,14/1,85 0,19/1,85 0,16/1,70 ---------- ----------

1170 910 1000 965 1160 990 1190 1000 1200 990 ---------- ----------

136 188 148 204 188 176 184 108 148 84 ---------- ----------

1,88 1,92 1,6 1,81 1,87 1,9 1,95 1,99 1,48 1,53 ---------- ----------

12,03 13,59 12,92 13,39 15,66 16,59 16,61 17,11 14,3 14,1 ---------- ----------

45,08 45,35 41,46 48,14 48,45 48,09 53,77 53,67 39,51 42,08 ---------- ----------

11420 11490 11600 11430 11420 11900 11550 12100 11310 11800 ---------- ----------

NANOPARTICULA 2




0,8 ---------


filtrado

3 3 3 3 3 ---------


---------



5 ---------



5 ---------

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5 5 5 ---------


Sellante mecanico

0,5 ---------


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1 ---------


---------



18 ---------

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 10 5 0 ---------


Sellante mecanico

10 ---------



1 ---------



1 ----------

RESULTADOS


MW (ppg) ----------


Ɵ 200 ----------

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------

pH ----------

Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

YP (lb/100 ft2) @120°F 7,4

YS (lb/100 ft2) @120°F 16,7


Ɵ 3 ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F 8,6




Valor torque lodo




Spurt Loss (mL) 0,0


D50

D90

Conductividad

Conductividad

Pruebas Químicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10

92





93

Mejores CaCO3 M 325 Nanopartícula 1 y 2


Sellante mecanico

Sellante mecanico

Sellante mecanico

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 9,7 9,7

98 97 96 93 95 89

63 62 61 60 60 57

48 49 47 46 46 43

31 32 31 31 30 29

8 8 7 8 7 7

7 7 6 7 6 6

9/10 9/8 7/8 9/8 8/9 7/6

35 35 35 33 35 32

26 27 28 27 25 25

6 6 5 6 5 5

2,4 3,4 2,6 2,6 2,6 2,8

19 18 17 15 17 13

---------- 5 ---------- 4 ---------- 5

---------- 12 ---------- 10 ---------- 8

---------- 29 ---------- 24 ---------- 21

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,026471 1,029412

23,8 27,4 24,5 26,5 25,6 25,9

0,2443 0,282059 0,251485 0,272794 0,262776 0,266618

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,19/1,19 0,15/1

1170 910 1130 700 1000 650

136 188 148 196 148 204

1,88 1,92 1,83 1,76 1,6 1,81

12,03 13,59 12,71 12,72 12,92 13,39

45,08 45,35 42,38 46,07 41,46 48,14

11420 11490 11190 11690 11600 11430

D50

D90

Conductividad

Conductividad

Sellante mecanico

Sellante mecanico

Pruebas Químicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10





Valor torque lodo


YP (lb/100 ft2) @120°F

YS (lb/100 ft2) @120°F

Filtrado API (mL)



Spurt Loss (mL)

Ɵ 200

Ɵ 100

Ɵ 6

Ɵ 3

Geles @120°F

VP (cP) @120°F

RESULTADOS

PARAMETROS

MW (ppg)

pH

Ɵ 600

Ɵ 300

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5

Nanopartícula (% Vol.) Sellante mecanico ---- 1 1

Barita (lb/bbl) Pesante 154 154 154

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersante/Control 1 1 1

18 18

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 10 10

1 1 1

CaCO3 M600 (lb/bbl) 18 18 18



ROP/Lubricantes

1 1 1

Lubricante Glicol (% Vol.) 1 1 1


Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5

Inhibidor amina (gal/bbl) Inhibidor 0,5 0,5 0,5

Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control 3 3 3

Grafito (lb/bbl) 5 5 5

1,2 1,2 1,2

Asfalto Sulfonatado (lb/bbl) Estabilizador Lutita 5 5 5


filtrado

3 3 3

Polimero Sintético (lb/bbl) 0,2 0,2 0,2


Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280 280

Goma xantica (lb/bbl) Viascosificante 0,8 0,8 0,8


LODO DE PERFORACION

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [Lodo Nano1] [Lodo Nano2]

94





95

Según las pruebas realizadas se puedo establecer que el uso de CaCO3 M325 es supremamente importante para el lodo de perforación debido a que, entre menor concentración de este, los filtrados van a aumentar considerablemente Una vez realizadas las pruebas con cada concentración y cada nanopartícula tanto rolados como no rolados, se concluyó que las dos mejores formulaciones fueron agregándole las nanopartículas 1 y nanopartícula 2 sin cambiar las concentraciones de los demás aditivos Por último, se realizó una tabla en donde se compararon estas dos mejores formulaciones en donde se:

Reduce filtrado API


Reduce filtrado PPT Las pruebas para la nanopartícula 2 fueron las elegidas para ser candidatas a una posible implementación debido a que arrojaron un resultado satisfactorio; El filtrado API pasa de 3,4mL a 2,6mL logrando una reducción de 23,5%, el filtrado HPHT paso de 18mL a 15mL logrando una reducción del 16,7% y al analizar el filtrado PPT paso de 29mL a 21mL logrando una reducción del 27,6%. El resultado sería realizar un lodo de perforación como se venía trabajando por la empresa con la diferencia que se le agrega 1% en volumen de nanopartícula 2; Esto con el fin de minimizar el filtrado del lodo hacia la formación disminuyendo el tiempo de perforación, disminuyendo costos al eliminar uno de los aditivos y actuando de manera amigable con el medio ambiente.

96

ANEXO D. CaCO3 M200



SIN ROLARROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1

9,8 9,7 9,8 9,7 9,6 9,2 9,6 9,2 9,4 9,2

98 97 96 93 160 151 152 146 145 139

63 62 61 60 116 101 102 98 97 103

48 49 47 46 83 80 80 78 71 74

31 32 31 31 57 55 59 53 52 51

8 8 7 8 14 14 13 13 13 13

7 7 6 7 13 12 11 9 10 10

9/10 9/8 7/8 9/8 13/15 14/15 12/13 12/13 11/13 11/12

35 35 35 33 44 50 50 48 48 36

26 27 28 27 72 51 52 50 49 67

6 6 5 6 12 10 9 5 7 7

2,4 3,4 2,6 2,6 2,2 2 2,2 2,4 2,2 2,2

19 18 17 15 6,5 7,5 8 7 9,5 6,5

---------- 5 ---------- 4 ---------- 7 ---------- 10 ---------- 6

---------- 12 ---------- 10 ---------- 11 ---------- 8 ---------- 8,5

---------- 29 ---------- 24 ---------- 29 ---------- 26 ---------- 23

1,026470588 1,029411765 1,026471 1,029411765 1,026471 1,029411765 1,026471 1,02941176 1,026471 1,029411765 ---------- ----------

23,8 27,4 24,5 26,5 24 25,13 23,7 25 24,2 24,8 ---------- ----------

0,2443 0,282058824 0,251485294 0,272794118 0,246352941 0,258691176 0,243273529 0,25735294 0,248405882 0,255294118 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,21/1,76 0,11/1,97 0,2/1,59 0,11/1,81 0,13/2,01 0,12/1,62 ---------- ----------

1170 910 1130 700 1190 972 1170 984 1100 1100 ---------- ----------

136 188 148 196 168 268 156 312 148 640 ---------- ----------

1,88 1,92 1,83 1,76 1,78 1,61 1,52 1,44 1,63 1,51 ---------- ----------

12,03 13,59 12,71 12,72 13,74 13,79 11,36 12,57 12,55 12,42 ---------- ----------

45,08 45,35 42,38 46,07 43,35 42,45 31,2 38,31 42,72 38,35 ---------- ----------

11420 11490 11190 11690 112500 12870 13400 13900 13220 13290 ---------- ----------

NANOPARTICULA 1




0,8 ---------


filtrado

3 3 3 3 3 ---------


---------



5 ---------



0 ---------

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5 5 5 ---------


Sellante mecanico

0,5 ---------


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1 ---------


---------



18 ---------

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18 ---------


Sellante mecanico

0 ---------



1 ---------



pH ----------

Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

1 ----------

RESULTADOS


MW (ppg) ----------


Ɵ 3 ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F -2,9

Ɵ 200 ----------

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------



Spurt Loss (mL)



YP (lb/100 ft2) @120°F -148,1

YS (lb/100 ft2) @120°F -16,7


-20,0

29,2

20,7

Conductividad

Conductividad

Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10

D50

D90



Valor torque lodo


Pruebas Químicas


97





98



SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°FSIN ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

SIN

ROLAR

ROLADO @

200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2

9,8 9,7 9,7 9,7 9,7 9,7 9,7 9,7 9,7 9,7

98 97 95 89 124 118 119 113 116 105

63 62 60 57 110 101 105 98 104 98

48 49 46 43 75 72 71 70 70 68

31 32 30 29 57 55 50 48 46 45

8 8 7 7 12 12 11 11 11 11

7 7 6 6 11 10 10 9 10 10

9/10 9/8 8/9 7/6 11/14 10/11 10/12 10/11 10/11 10/9

35 35 35 32 14 17 14 15 12 7

26 27 25 25 96 84 91 83 92 91

6 6 5 5 10 8 9 7 9 9

2,4 3,4 2,6 2,8 2,4 2,4 2,4 2,2 2,2 2,2

19 18 17 13 14 15 14 14 17 13

---------- 5 ---------- 5 ---------- 6 ---------- 9 ---------- 5

---------- 12 ---------- 8 ---------- 9 ---------- 9 ---------- 8

---------- 29 ---------- 21 ---------- 24 ---------- 27 ---------- 21

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,02352941 1,02352941 1,023529 1,02352941 1,023529 1,023529412 ---------- ----------

23,8 27,4 25,6 25,9 19,5 19,2 19,09 18,97 18,86 18,75 ---------- ----------

0,2443 0,282059 0,262776 0,266618 0,19958824 0,19651765 0,195392 0,19416353 0,193038 0,191911765 ---------- ----------

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,19 0,15/1 0,24/2,69 0,19/3,56 0,21/298 0,19/2,19 0,20/2,81 0,18/2,51 ---------- ----------

1170 910 1000 910 1112 952 1115 964 1159 970 ---------- ----------

136 188 148 204 188 176 184 108 148 84 ---------- ----------

1,88 1,92 1,6 1,81 1,88 1,81 1,78 1,78 1,66 1,86 ---------- ----------

12,03 13,59 12,92 13,39 12,99 13,67 13,54 13,85 12,85 13,73 ---------- ----------

45,08 45,35 41,46 48,14 43,24 50,23 38,26 50,63 42,49 45,39 ---------- ----------

11420 11490 11600 11430 11310 12705 12930 12999 13867 13109 ---------- ----------

NANOPARTICULA 2




0,8 ---------


Controladores de filtrado

3 3 3 3 3 ---------


---------



5 ---------



0 ---------

Gilsonita (lb/bbl) 5 5 5 5 5 ---------


Sellante mecanico

0,5 ---------


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1 ---------


---------



18 ---------

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18 ---------


Sellante mecanico

0 ---------



1 ---------



1 ----------

RESULTADOS


MW (ppg) ----------


Ɵ 200 ----------

Ɵ 100 ----------

Ɵ 6 ----------

pH ----------

Ɵ 600 ----------

Ɵ 300 ----------

YP (lb/100 ft2) @120°F -237,0

YS (lb/100 ft2) @120°F -50,0


Ɵ 3 ----------

Geles @120°F ----------

VP (cP) @120°F 80,0




Valor torque lodo




Spurt Loss (mL) 0,0


D50

D90

Conductividad

Conductividad

Pruebas Químicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


D10

99





100

Mejores CaCO3 M200 Nanopartícula 1 y 2


SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

SIN

ROLAR

ROLADO

@ 200°F

12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,2 12,2

9,8 9,7 9,8 9,7 9,7 9,7 9,4 9,2 9,7 9,7

98 97 96 93 95 89 145 139 116 105

63 62 61 60 60 57 97 103 104 98

48 49 47 46 46 43 71 74 70 68

31 32 31 31 30 29 52 51 46 45

8 8 7 8 7 7 13 13 11 11

7 7 6 7 6 6 10 10 10 10

9/10 9/8 7/8 9/8 8/9 7/6 11/13 11/12 10/11 10/9

35 35 35 33 35 32 48 36 12 7

26 27 28 27 25 25 49 67 92 91

6 6 5 6 5 5 7 7 9 9

2,4 3,4 2,6 2,6 2,6 2,8 2,2 2,2 2,2 2,2

19 18 17 15 17 13 9,5 6,5 17 13

---------- 5 ---------- 4 ---------- 5 ---------- 6 ---------- 5

---------- 12 ---------- 10 ---------- 8 ---------- 8,5 ---------- 8

---------- 29 ---------- 24 ---------- 21 ---------- 23 ---------- 21

1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,026471 1,029412 1,023529 1,023529

23,8 27,4 24,5 26,5 25,6 25,9 24,2 24,8 18,86 18,75

0,2443 0,282059 0,251485 0,272794 0,262776 0,266618 0,248406 0,255294 0,193038 0,191912

0,13/1,66 0,14/0,55 0,19/1,73 0,15/0,54 0,19/1,19 0,15/1 0,13/2,01 0,12/1,62 0,20/2,81 0,18/2,51

1170 910 1130 700 1000 650 1100 1100 1159 970

136 188 148 196 148 204 148 640 148 84

1,88 1,92 1,83 1,76 1,6 1,81 1,63 1,51 1,66 1,86

12,03 13,59 12,71 12,72 12,92 13,39 12,55 12,42 12,85 13,73

45,08 45,35 42,38 46,07 41,46 48,14 42,72 38,35 42,49 45,39

11420 11490 11190 11690 11600 11430 13220 13290 13867 13109

Sellante mecanico

Sellante mecanico

D10

D50

D90

Conductividad

Conductividad

Sellante mecanico

Sellante mecanico

Sellante mecanico


Pruebas Químicas


Cloruros (mg/L)

Calcio (mg/L)


Spurt Loss (mL)





Valor torque lodo

VP (cP) @120°F

YP (lb/100 ft2) @120°F

YS (lb/100 ft2) @120°F

Filtrado API (mL)



Ɵ 300

Ɵ 200

Ɵ 100

Ɵ 6

Ɵ 3

Geles @120°F

1

RESULTADOS

PARAMETROS

MW (ppg)

pH

Ɵ 600


1

Soda Cáustica Alcalinizante 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5-10,5 9,5 - 10,7 9,5 - 10,7


0 0


18

CaCO3 M325 (lb/bbl) 18 18 18 18 18

CaCO3 M600 (lb/bbl) 18 18 18 18

CaCO3 M200 (lb/bbl) 10 10 10

1 1 1 1


0,5


ROP/Lubricantes

1 1 1 1 1


5 5 5 5


3

Grafito (lb/bbl) 5 5 5 0 0


Lignito Caustizado (lb/bbl) Dispersnate/control 3 3 3 3

1,2 1,2


3



filtrado

3 3 3 3

Poliacrilato de sodio (lb/bbl) 1,2 1,2 1,2

280


Agua (mL/bbl) Fase continua 280 280 280 280


LODO DE PERFORACION CaCO3 M200

ADITIVOS DESCRIPCIÓN [Lodo Base] [Lodo Nano1] [Lodo Nano2] LODO 25 [0lb/bbl] LODO 26 [0lb/bbl]

101





102

Según las pruebas realizadas se puedo establecer que entre menor cantidad de CaCO3 M200 utilizado, los filtrados reducen sustancialmente y se decidió como parámetro de elección, elegir la formulación en la cual se redujera más dichos filtrados. Una vez realizadas las pruebas con cada concentración y cada nanopartícula tanto rolados como no rolados, se concluyó que las dos mejores formulaciones fueron 0lb/bbl para la nanopartícula 1 y 0lb/bbl para la nanopartícula 2. Por último, se realizó una tabla en donde se compararon estas dos mejores formulaciones en donde se:

Reduce filtrado API


Reduce filtrado PPT para la nanopartícula 2

Reduce sustancialmente filtrado PPT para la nanopartícula 1 Las pruebas para la nanopartícula 1 fueron las elegidas para ser candidatas a una posible implementación debido a que arrojaron un resultado satisfactorio; El filtrado API pasa de 3,4mL a 2,2mL logrando una reducción de 35,3%, el filtrado HPHT paso de 18mL a 6,5mL logrando una reducción del 63,9% y al analizar el filtrado PPT paso de 29mL a 23mL logrando una reducción del 20,7%. El resultado sería realizar un lodo de perforación como se venía trabajando por la empresa con la diferencia que se le agrega 1% en volumen de nanopartícula 1 y se sustrae el CaCO3 M200 de la formulación; Esto con el fin de minimizar el filtrado del lodo hacia la formación disminuyendo el tiempo de perforación, disminuyendo costos al eliminar uno de los aditivos y actuando de manera amigable con el medio ambiente.

ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE LA IMPLEMENTACIÓN DE...

Documents

Transcript of ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE LA IMPLEMENTACIÓN DE...