LABORATORIO DE FLUIDOS

DE PERFORACIÓN
Densidad de los fluidos de perforación
Profesor.- Ing. María Viera Palacios
Alumno.- Cristian Joel Saco Cardenas

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Facultad de Ingeniería de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica
 Argumento
Los fluidos de perforación son una parte fundamental a la hora de realizar un pozo, gracias a
ellos se puede controlar las presiones que ejercen las formaciones y se pueden evitar los
“reventones”

En el presente laboratorio se determinará la densidad de un lodo de perforación base agua.

Para la preparación de este lodo se han utilizado dos componentes principales, bentonita y
baritina, los cuales le dan viscosidad y peso respectivamente.

En este informe de laboratorio se detalla como varían las propiedades del lodo dependiendo
de los componentes que posea, ya sea una muestra de lodo nativo (agua + bentonita) o una
muestra de lodo compuesta por agua, bentonita y baritina.

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 Índice

Objetivos del laboratorio……………………………………………………………………………………………………2

Resumen……………………………………………………………………………………………………………………………3

Fundamento teórico………………………………………………………………………………………………………….4

Procedimiento…………………………………………………………………………………………………………………..7

Cálculos……………………………………………………………………………………………………………………………..9

Conclusiones y recomendaciones……………………………………………………………………………………….11

Aporte………………………………………………………………………………………………………………………………..12

Bibliografía………………………………………………………………………………………………………………………….13

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 Objetivos del laboratorio
Conocer la preparación de un lodo nativo y un lodo densificado.

Conocer las propiedades que proporcionan la bentonita y la barita al fluido de perforación.

Calcular le densidad del fluido de perforación.

Aprender a utilizar las conversiones utilizadas entre laboratorio y campo.

Reconocer los diferentes equipos utilizados en la preparación del fluido de perforación.

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 Resumen
En el presente laboratorio e realizará la preparación de dos tipos de lodos, el lodo nativo, una
mezcla de agua y bentonita, y el lodo densificado, agua, bentonita y barita, el cual obtiene un
mayor peso debido al efecto de la barita.

Se comenzará con una mezcla básica de agua y bentonita, con esto obtendremos lo que se
conoce con el nombre de lodo nativo, así el fluido adquiere un valor mayor de viscosidad, ya
que esta es la propiedad que añade la bentonita.

Para la segunda muestra se utilizará una mezcla de agua, bentonita y barita, así, además de
recibir la propiedad de viscosidad, el fluido adquirirá una propiedad adicional, su densidad
aumentará, esto debido a la barita que tiene como principal característica aumentar la
densidad del fluido.

Una vez que se haya encontrado los valores de densidad de ambos fluidos, se procederá a
calcular la densidad teórica que debería tener el fluido, de este modo podremos comparar
ambos valores y determinaremos la diferencia presente entre lo experimental y lo teórico.

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 Fundamento teórico

Lodos de perforación base agua

Un fluido de perforación (lodo) en el que el agua o el agua salada son la fase líquida principal,
así como la fase mojante (externa). Las categorías generales de lodos a base de agua son: agua
dulce, agua de mar, agua salada, cal, potasio y silicato.

Lodo de perforación nativo

Un lodo en el que los sólidos en suspensión son arcillas dispersas, arena, ftanita y otras rocas
que proceden de las formaciones que se están perforando. Un lodo de arranque es
comúnmente un tipo de lodo de sólidos nativos. Los lodos nativos pueden ser diluidos de
manera económica con agua y pasarse por bancos de deslimadores y desarenadores para
mantener bajo el contenido de sólidos. En el proceso no se desechan ni reemplazan costosos
materiales densificantes. A la profundidad que requiere una densidad superior, el lodo nativo
normalmente es desechado en su totalidad o en parte y se hace un nuevo lodo utilizando
aditivos para lodo de producción comercial y barita.

Bentonita (Bentonita sódica) - Si4 (AI(2-x) Rx) 010 (OH)2 CEx, nH2O

Un mineral de arcilla que se compone principalmente de arcillas de tres capas, tales como la
montmorillonita, y que es utilizado ampliamente como aditivo del lodo para control de
filtración y viscosidad. Los minerales de bentonita comerciales varían mucho en la cantidad y
calidad de la arcilla que se hincha, la montmorillonita de sodio. Los minerales de menor
calidad, los que tienen más montmorillonita del tipo de calcio, son tratados durante la
trituración con la adición de uno o más de los siguientes: carbonato de sodio, polímeros
sintéticos de cadena larga, carboximetilcelulosa (CMC), almidón o polifosfatos. Estos ayudan a
hacer que el producto final cumpla
con las especificaciones de calidad.
Desafortunadamente, los aditivos
pueden perder su eficacia en "el
mundo real del lodo" cuando se
utilizan en el equipo de perforación,
debido a los iones de dureza en el
agua, altas temperaturas, ataques
bacterianos, la degradación por
cizalladura mecánica y otros
factores que pueden hacer que
estos aditivos resulten ineficaces.

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Barita (Sulfato de Bario) -  BaSO4

Un mineral denso compuesto por sulfato de bario [BaSO4]. Utilizadas

comúnmente como agente densificante para todos los tipos de fluidos de
perforación, las baritas se extraen en muchas zonas del mundo y se envían
como mineral a plantas de trituración en lugares estratégicos, donde el API
especifica su trituración a un tamaño de partícula de 3 a 74 micrones. El
sulfato de bario puro tiene una gravedad específica de 4,50 g/cm3, pero
para cumplir con las especificaciones API, la barita para perforación debe
tener una gravedad específica de 4,20 g/cm3, por lo menos. Los
contaminantes en la barita, como el cemento, la siderita, la pirrotita, el
yeso y la anhidrita, pueden causar problemas en algunos sistemas de lodos
y deberían ser evaluados en todo programa de aseguramiento de la calidad
de los aditivos para lodos de perforación.

Viscosidad

Una propiedad de los fluidos y las lechadas que indica su resistencia al flujo, definida como la
relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de corte. 

Poise es la unidad de la viscosidad, equivalente a dina-s/cm2. Como un poise representa una

viscosidad alta se utiliza 1/100 poise, o un centipoise (cp), para las mediciones de lodos. Un
centipoise equivale a un milipascal-segundo. La viscosidad debe tener una velocidad de corte
indicada o entendida para ser significativa. La medición de la temperatura también debe estar
indicada o entendida.

Densidad

Masa por unidad de volumen. La densidad se expresa normalmente en g/cm3 (por ejemplo,

para las rocas) o en libras por barril (lodo de perforación) en el campo petrolero.

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 Procedimiento
Calibración de los equipos

El primer paso en este laboratorio será calibrar los equipos para determinar su correcto
funcionamiento

Se comenzará calibrando la balanza “FANN” utilizando agua.

Se llenará agua en la balanza y se procederá a tomar la lectura indicada.

Se observa que los valores obtenidos de densidad y gravedad específica son 8.35 lb/gl y 1
respectivamente, por lo tanto se puede indicar que la balanza se encuentra calibrada.

Luego se procederá con la calibración del hidrómetro.

Se llena con agua el tubo que contiene al hidrómetro, y se llena dentro de esta agua también.

Una vez lleno el hidrómetro se procede a soltarlo en el cilindro con agua, de una manera suave
y despacio, dando un pequeño torque, se libera en el recipiente y se espera a que este se
encuentre en reposo, una vez ahí se tomará la lectura.

Se observa que el hidrómetro determina valores de 8.35 lb/gl y 1 para la densidad y gravedad
relativa del agua respectivamente.

Preparación del lodo

Primera muestra (Lodo nativo)

Para la preparación del primer lodo (lodo nativo) se utilizarán 22.5 gr de bentonita y 350 cm3
de agua.

Se procede a pesar las muestras con ayuda de un trozo de papel.

Se pesa el papel en la balanza, luego se pesa la muestra de bentonita o barita, calculando el

valor deseado.

Warcilla y papel - Wpapel = Warcilla

En el vaso se llenarán los 350 cm3 de agua y se llevarán al mezclador para batir la mezcla, una
vez el agua se encuentre en movimiento se procede a añadir la bentonita, lentamente, luego
de esto se tendrá que esperar 10 minutos para que el lodo alcance la consistencia adecuada.

Una vez terminado el proceso de mezclado, se retira el vaso del mezclador y se procede a
llenar la mezcla en la balanza; con sumo cuidado llenamos lentamente la mezcla en el
recipiente de la balanza procurando llegar hasta el borde sin que se rebalse.

Una vez llena la mezcla, se cerrará el recipiente de la balanza y se limpiará

Se colocará en su posición para tomar las medidas de densidad y gravedad especifica.

Balanza FANN Lecturas

Densidad 8.61 lb/gl
SP-GR (gravedad especifica) 1.035

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Para proceder con la medida en el hidrómetro se llenará lodo en el recipiente de este, hasta la
superficie.

Una vez llenado se coloca y se cierra en el hidrómetro.

Se lleva el hidrómetro a un cilindro que ha sido previamente llenado con agua y se coloca,
dándole un ligero torque.

La lectura se tomará cuando el hidrómetro se encuentre en equilibrio.

Los valores que se obtendrán serán densidad y gravedad específica.

Hidrómetro Lecturas
Densidad 8.55 lb/gl
SP-GR (Gravedad específica) 1.04

Segunda muestra (Lodo densificado)

Para la preparación del segundo lodo (lodo densificado) se utilizarán 22.5 gr de bentonita, 30gr
de barita y 350 cm3 de agua.

Se procede nuevamente a pesar las muestras de la misma manera, con ayuda de un trozo de
papel.

Se pesa el papel en la balanza, luego se pesa la muestra de bentonita o barita, calculando el

valor deseado.

Warcilla y papel - Wpapel = Warcilla

En el vaso de la mezcladora se llenarán los 350 cm3 de agua y se llevarán al mezclador para
batir la mezcla, una vez el agua se encuentre en movimiento se procede a añadir la bentonita,
lentamente, seguido de la barita, luego de esto se tendrá que esperar 10 minutos para que el
lodo alcance la consistencia adecuada.

Una vez terminado el proceso de mezclado, se retira el vaso del mezclador y se procede a
llenar la mezcla en la balanza; con sumo cuidado llenamos lentamente la mezcla en el
recipiente de la balanza procurando llegar hasta el borde sin que se rebalse.

Una vez llena la mezcla, se cerrará el recipiente de la balanza y se limpiará

Se colocará en su posición para tomar las medidas de densidad y gravedad especifica.

Balanza FANN Lecturas

Densidad 8.880 lb/gl
SP-GR (gravedad especifica) 1.065

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Para proceder con la medida en el hidrómetro se llenará lodo en el recipiente de este, hasta la
superficie.

Una vez llenado se coloca y se cierra en el hidrómetro.

Se lleva el hidrómetro a un cilindro que ha sido previamente llenado con agua y se coloca,
dándole un ligero torque.

La lectura se tomará cuando el hidrómetro se encuentre en equilibrio.

Los valores que se obtendrán serán densidad y gravedad específica.

Hidrómetro Lecturas
Densidad 9.150 lb/gl
SP-GR (Gravedad específica) 1.1

Cálculos

Arcilla Densidad
Bentonita 2.42 gr/cm3
Barita 4.2 gr/cm3

Hallando la densidad del lodo de un modo teórico

m bent +m bari +m agua

ρlodo =
V bent +V bari +V agua

Peso
Volumen=
Densidad

Reemplazando los valores obtenidos para la segunda mezcla

22.5 g+30 g+350 g g

ρlodo = ≅1.098
22.5 g 30 g 350 g cc
+ +
g g g
2.42 4.2 1
cc cc cc

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Se realiza la conversión de unidades

ρlodo =1.098∗8.33

ρlodo =9.146 lb /gl

Para obtener el error

% error=¿ ρ practica −ρteórica∨ ¿ ¿

ρteórica

Obteniendo el error de la balanza FANN

En la segunda mezcla

% error=¿ 8.880−9.146∨ ¿ =2.9 % ¿

9.146

Obteniendo el error del hidrómetro

En la segunda mezcla

% error=¿ 9.150−9.146∨ ¿ =0.0437 % ¿

9.146

Conclusiones y recomendaciones

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Podemos observar en los resultados que se comprueba la acción densificante de la Barita, ya
que se aumentó de una densidad de 8.880 lb/gl a 9.150 lb/gl.

El valor obtenido por la balanza FANN se encuentra por debajo del valor teórico obtenido.

El valor obtenido por el hidrómetro se encuentra por encima del valor teórico obtenido.

El instrumento de medición que presenta un menor error es el hidrómetro.

Debemos calibrar correctamente los equipos antes de comenzar las pruebas, ya que si estos
no se encuentran calibrados, nos pueden llevar a resultados erróneos.

Debemos tomar en cuenta que el agua utilizada contiene sales (presentes en el agua potable)
lo cual puede inhibir los efectos producidos por las arcillas.

Aportes

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Bibliografía

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 http://www.glossary.oilfield.slb.com/
 http://www.lacomunidadpetrolera.com
 http://petrowiki.org/PetroWiki

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