CONTROL DE SÓLIDOS EN PERFORACIÓN DIAMANTINA (Parte 2)

VOLUMEN TOTAL CIRCULANTE Y TIEMPO DE CIRCULACION

La ley de stoke aplica para fluidos en reposo, sin embargo no nos dice nada para fluidos en movimiento. En cualquier sistema de fluidos el lodo es constantemente recirculado, esto implica un ciclo que se repite y que se inicia cuando la bomba succiona el fluido y lo inyecta al sistema y que finaliza cuando este primer volumen inyectado retorna a la succion de la bomba.

Pongamos un ejemplo. Supongamos que el volumen circulante es 1000 lts y que el caudal de inyección de la bomba es 20 lts/min, esto significa que la bomba tarda 1000/20 = 50 min en bombear los 1000 lts y en empezar nuevamente el ciclo. Mientras mas corto es el ciclo, menor es el tiempo que tienen los recortes para sedimentar y por lo tanto la sedimentación es pobre e ineficiente. Por el contrario a mayor tiempo de ciclo habrá mayor eficiencia en la separación de sólidos.

El uso de canaletas serpenteantes y pozas en serie ejemplifica el porque mientras mayor sea la estadía mejor es el proceso de limpieza y sedimentación.

Recorrido serpentiante del lodo en trampas de sólidos
Recorrido serpentiante del lodo en trampas de sólidos

Es claro que si el volumen circulante es pequeño, los tiempos del ciclo son cortos y eso se traduce en mayor movimiento del fluido y por lo tanto un deficiente proceso de decantación.

Cuando la perforación avanza , una fracción de los sólidos perforados sedimenta en tanques y ocupa un volumen que crece a medida que progresa la perforación , haciendo que el volumen circulante sea cada vez menor, generando esto ciclos mas cortos y un proceso de sedimentación cada vez peor.

Para ejemplificar veamos el siguiente ejemplo: Asumamos que estamos perforando un hoyo NQ y que el volumen circulante sea 5000lts. Asumamos también que el caudal de la bomba es 35 lts/min. Al iniciar la perforación, el tiempo de circulación del sistema es 500/35 = 140 min. Al continuar perforando el pozo, muchos de las recortes generados se depositan en tanques creando un "volumen muerto", el volumen efectivo del sistema se reducirá gradualmente conforme avance la perforación reduciéndose simultáneamente el tiempo del ciclo.

A 400 mts de profundidad se habrán generado mas de 3 toneladas de recortes, los cuales hidratados tendrán una densidad mucho menor que la roca que los origino y los que ocuparan un volumen mucho mayor que la roca madre.

Para poner valores, asumamos que la densidad de estos recortes hidratados es la mitad que el de la roca origen, 3000/1.4 =2140 lts, por lo tanto el volumen efectivo circulante es 5000-2140 =2860 lts..

Con este nuevo volumen circulante y el mismo caudal de bomba el ciclo se habrá reducido a 2860/35 = 82 min.

Bajo este escenario, la sedimentación será muy pobre y el porcentaje de sólidos recirculados aumentara (hay que tener en cuenta que los sólidos recirculados por efectos mecánicos, rotación y golpeteo de la sarta de perforación, se reducen aun mas de tamaño aumentando exponencialmente el área expuesta , generando esto mayor actividad y deterioro del lodo.

 Un alto contenido de sólidos en el fluido presenta los siguientes efectos adversos:

  • Los materiales ultra finos presentan una gran área superficial la cual puede presentar una gran actividad eléctrica, ocasionando esto alto consumo de aditivos y altos costos asociados al tratamiento del fluido.
  • Las velocidades de renovación del fluido y/o dilución aumentan los costos y no permiten una adecuado gerenciamiento de lodo.
  • El alto contenido de sólidos no deseados genera revoques de mala calidad, altamente permeables y de gran espesor , lo que puede generar inestabilidad y problemas de torque y arrastre.
  • Un alto contenido de sólidos genera bajas velocidades de penetración, un rápido desgaste de herramientas , etc.


QUE HACER PARA PREVENIR LA RECIRCULACION DE SÓLIDOS

Si usamos "pozas naturales" en superficies, su limpieza y mantenimiento es fácil:

  • Debe asegurarse que se tiene suficiente volumen circulando y tambien asegurar que usted tiene una serie de canales de asentamiento que le aseguren un buen tiempo de estadía y un lento flujo al área de succión de la bomba.
  • Debe asegurar que la poza es limpiada regularmente , para asegurar que el tiempo de ciclo se mantenga y así garantizar una adecuada sedimentacion.

Si usamos tanques en superficie, estos son un poco mas desafiantes:

  • Evalué el tiempo de circulación del sistema (ciclo), considerando numero y volumen de tanques y diferentes configuración de geometría del pozo (HQ, NQ, etc). el ciclo que corresponde a NQ debe ser significativamente menor que el correspondiente a HQ.
  • Este tipo de arreglo se usa porque no se quiere perturbar el área de trabajo, pero la construcción de canales serpenteantes puede ayudar mucho con el proceso de limpieza y si hay cuidado en el diseño no adicionara costos excesivos y tampoco aumentaran los costos de rehabilitacion.
  • Debido a los pequeños volúmenes del sistema, los tiempos de circulación son cortos, por lo que una limpieza regular garantiza el mantenimiento del ciclo.
  • La fracción limpia del sistema siempre estará en la parte superior del tanque, por lo que es una buena idea colocar la succión con un elemento flotante que permita siempre la succión de fluido limpio.

Eduardo Lazo

Gerente general

American Drilling Fluids