salmueras protexa
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1.1 FLUIDOS LIMPIOS
Son aquellos en que las sales se encuentran en solucin y no contiene slidos
en suspensin.
1.2 FUNCIONES
En general el uso de fluidos es el de mejorar los sistemas para optimizar la
terminacin o reparacin e implementar la produccin y prolongar la vida del
pozo al evitar el dao que se genera al utilizar fluidos con slidos a la formacin
productora.
1.3 SISTEMAS LIBRES DE SLIDOS
Existen una amplia variedad de fluidos libres de slidos y de acuerdo a la
formulacin, es la densidad que proporcionan en la siguiente tabla 1.1
Sistema Gravedad especifica
Agua dulce filtrada 1.00
Salmueras
Cloruro de Potasio 1.16
Cloruro de Sodio 1.19
Cloruro de Calcio 1.38
Bromuro de Sodio 1.52
Bromuro de Calcio 1.70
Cloruro de Calcio /Bromuro de Calcio 1.81
Bromuro de Calcio / Bromuro de Zinc 2.42
Bromuro de Zinc 2.5
Tabla 1 Fluidos Libres
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1.4 USO DE SISTEMAS LIBRES DE SLIDOS
Los sistemas libres de slidos tienen diferentes aplicaciones durante la
perforacin, terminacin y reparacin de pozos productores de gas o aceite
cuando se usan como:
Fluidos de terminacin Fluidos de reparacin Fluidos para controlar presiones anormales Fluidos de empaque Fluidos para empaque de grava Fluidos de perforacin nicamente para la zona productora.
Las ventajas que se obtienen usando estos fluidos limpios son:
No daan a la formacin productora El retorno a la permeabilidad es excelente Se mezclan a la densidad deseada Tiene tasas de corrosin bajas Son estables a las condiciones del pozo Compatibles con los aditivos qumicos No estn clasificados como dainos a la salud o al medio ambiente.
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2.0 DAO A LA FORMACIN PRODUCTORA
Se define como "Cualquier factor que afecte a la formacin reduciendo o
impidiendo la produccin de hidrocarburos en un pozo".
Esta definicin se a identificado en general con todos, pero pocos han analizado
en detalle la magnitud de los daos irreversibles que se reflejan en la reduccin
de produccin que vara de 20% a 90 %, estos daos pueden ocurrir durante la
perforacin, terminacin y reparacin del pozo.
2.1 PRINCIPALES DAOS A LA FORMACIN
Hidratacin de arcillas. Invasin de slidos. Alteracin de la mojabilidad de la formacin. Dislocamiento y migracin de Partculas finas Reacciones qumicas por incompatibilidad de fluidos. Invasin de fluidos.
La combinacin de cualquiera de los daos mencionados puede reducir
considerablemente la produccin y la vida del pozo.
2.2.- DISMINUCIN DE LA PERMEABILIDAD
Sucede cuando los fluidos de la formacin circulan en forma radial
incrementando la velocidad a medida que se acerca al pozo tratando de fluir a
travs de las perforaciones. Cuando el dimetro del poro es reducido se crea un
flujo turbulento; de esta forma se propicia el desprendimiento, transporte y
depositacin de las partculas finas de la formacin.
En el caso de que los poros sean ms pequeos que las partculas de los finos,
es eminente que se dae a la formacin. Para evitar esta situacin se
recomienda que la produccin inicial sea menor que lo estimado en las pruebas
de produccin. En el caso de tratarse de rocas carbonatadas donde
generalmente existan fracturas, estas representan porosidad y permeabilidad
secundaria de la formacin.
Otros factores y agentes que reducen la permeabilidad:
Densificantes: como la Barita y la Hematita que no son solubles en cido. Invasin de slidos acarreados por fluidos de control o salmueras ligeras
o pesadas que no han sido filtradas apropiadamente.
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Asfalto cuando se agregan a los fluidos de perforacin y pueden causar obstrucciones por emulsin.
Uso de surfactantes puede afectar o cambiar la mojabilidad natural de la formacin, adems de causar obstrucciones por reacciones de
emulsiones.
2.2.1 Reduccin de la permeabilidad relativa
Se inicia cuando el filtrado del fluido base agua invade la formacin,
produciendo cierta saturacin por el agua en los poros de la formacin,
reduciendo la permeabilidad. Esta reduccin se conoce como bloqueo de agua y
ocurre cerca y alrededor del pozo.
Formacin de emulsiones; causa un incremento en la viscosidad de los fluidos
de la formacin. Cuando se incrementa la viscosidad tambin aumenta la
capacidad de transporte. Las emulsiones de agua en aceite tienen una
viscosidad ms alta que las emulsiones de aceite en agua. Tratar de remediar
este dao es complicado y difcil ya que se requiere seleccionar un surfactante
apropiado que remedie y no agrave el dao.
2.3 DAOS CAUSADOS DURANTE LA PERFORACIN DE ZONAS
PRODUCTORAS
Los slidos del fluido de perforacin pueden obstruir las fracturas de porosidad
secundaria y las inducidas tambin. El filtrado del fluido dentro de las zonas
productoras puede cambiar la mojabilidad natural de la formacin y causar un
bloqueo por emulsin o agua. El filtrado tambin puede causar que las arcillas
se hinchen, dispersen, floculen o emigren hacia los espacios porosos,
bloqueando la permeabilidad.
Las fracturas tambin pueden ser selladas durante la accin escareadora de las
barrenas y con la tubera de perforacin. Daos a la formacin causados por la
cementacin de la tubera de revestimiento. Los slidos del fluido y el cemento
pueden obstruir la porosidad primaria y secundaria as como las fracturas
inducidas. Los sistemas con agua y qumicos usados para limpiar el pozo,
bombeados adelante del cemento puede tambin alterar las arcillas de la
formacin productora. El filtrado de las lechadas de cemento pueden causar
obstruccin en la porosidad del yacimiento.
2.4 DAO A LA FORMACIN DURANTE LA TERMINACIN DEL POZO
Durante la realizacin de los disparos en la tubera de revestimiento en sta
etapa, se pueden tapar fcilmente las perforaciones generadas, si se tiene un
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fluido supuestamente "limpio" de terminacin que contenga una concentracin
de 500 ppm de slidos. Daos causados por la tubera de produccin y
empaques.
Durante la introduccin de la tubera de produccin teniendo fluidos dentro del
pozo con slidos, pueden presentarse prdidas de circulacin ocasionando esto
taponamientos en las fracturas cercanas al pozo as como en la porosidad
primaria.
Todo esto ocurrir si la presin hidrosttica del fluido de terminacin es mayor
que la de la formacin.
2.5 DAOS A LA FORMACIN DURANTE LA PRODUCCIN INICIAL
El pozo al empezar a producir hidrocarburos recircula los fluidos dentro de la
formacin, en ciertos casos estos fluidos son incompatibles, adems del
desprendimiento, transporte y depositacin de partculas de arcilla y de finos,
hacen una obstruccin al tratar de fluir hacia el pozo.
Tambin se puede daar la formacin con el xido que tenga la tubera, con las
arcillas del fluido adherido que no se desplaz correctamente o simplemente
con grasa que se aplic en exceso durante las conexiones de la tubera de
produccin.
Si se inicia la produccin a lo mximo que pueda fluir el pozo, las partculas de
los finos pueden ser transportadas fcilmente y causar obstrucciones y daos a
la permeabilidad.
2.6 DAOS CAUSADOS DURANTE LA ESTIMULACIN DE POZOS
Las perforaciones, fracturas y porosidad primaria pueden ser taponadas por los
slidos contenidos en el agua, lodo, o salmueras que no estn debidamente
filtradas.
El fracturamiento con cido podra causar comunicacin con otras formaciones y
facilitar la mezcla con otros fluidos no deseables.La acidificacin de areniscas
con HCL puede formar precipitados insolubles en las formaciones, daando la
permeabilidad.
Daos a la formacin originados por Parafina o Asfalteno acumulados en la
tubera de produccin o en la pared del pozo. Cuando se esta limpiando la
parafina o asfalteno de un pozo y se utiliza agua o aceite caliente, la formacin
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se daara si no se raspan, bombean y desplazan dichos fluidos antes que se
enfren. Cuando se hace este tipo de limpieza se circulan estos fluidos hacia el
fondo del pozo por la tubera de produccin y regresados a la superficie por el
espacio anular, parte de los slidos acarreados estarn en contacto con la
formacin daando la porosidad y permeabilidad adyacentes a la pared del
pozo.
2.7 DAOS CAUSADOS DURANTE LA REPARACIN DEL POZO
Los daos a la formacin son idnticos a los causados durante la terminacin y
estimulacin del pozo. Si no se desea agravar o incrementar el dao se debe de
emplear fluidos debidamente filtrados.
2.8 DIAGNSTICO DE DAO A LA FORMACIN
El indicio ms comn para determinar el dao a la formacin es la prdida de
presin. Cuando empieza la produccin del pozo, los factores que controlan la
prdida de presin son:
La resistencia que encuentran los hidrocarburos al fluir a travs de la zona
daada alrededor del pozo, identificada comnmente como "Efecto de piel" (Skin
Damage).
En la mayora de los casos es difcil identificar cual es la causa real que origin
el dao, debido a la falta de informacin relacionada a las caractersticas
litolgicas propias de la formacin, de sus fluidos y de la compatibilidad con los
fluidos que se usan durante la perforacin y terminacin del pozo.
Se ha dicho que durante la produccin primaria de un pozo o campo se puede
extraer de un 10 a 30 % de hidrocarburos. De un 10 a 20 % durante la
produccin secundara y otro porcentaje parecido en produccin terciara.
Si tenemos cuidado de no daar la formacin con slidos o fluidos no
compatibles o simplemente prever operaciones mecnicas que daan la
formacin, se podr incrementar los porcentajes de produccin anteriormente
mencionados.
2.9 PREVENCIN DE DAO A LA FORMACIN
Como se dijo anteriormente, los daos a la formacin se originan durante las
etapas de perforacin, cementacin, terminacin y consecuentemente se
recomienda que se observen ciertas normas durante ciertas etapas:
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Perforar con la columna hidrosttica bajo balance para evitar que los slidos y
filtrado invadan la formacin. Cuando se requiera tener fluidos sobre balance,
estos deben de ser filtrados y circulados sin slidos y se pueden utilizar en las
siguientes operaciones:
Perforacin Terminacin Disparos Control de Pozos Fluidos Empacantes Fracturamiento, estimulacin y acidificacin
2.9.1 Procedimiento para pruebas de Compatibilidad
La finalidad de las pruebas de emulsin es indicar la tendencia de un reductor
de tensin superficial a disminuir aumentar la emulsin de un sistema en
particular aceite-salmuera o aceite-cido.
Estas pruebas estn diseadas para indicar la tendencia de un sistema para
emulsificar pero no determina si la emulsificacin realmente ocurre o persiste
durante la estimulacin.
De aqu que la estabilidad de la emulsin puede ser mejorada por la presencia
de slidos finamente divididos, creados en procesos de estimulacin, en todas
las pruebas de agentes reductores de tensin superficial incluyen el uso de
slidos finamente divididos.
Mtodo API
Prueba antilodo (Sludge).Algunos aceites crudos en contacto con precipitados
producidos por el cido pueden precipitar lodos asflticos, incluso hasta
cuando no exhiban tendencia a la emulsificacin.
La prueba descrita en los pasos 1-3 es un procedimiento til para demostrar la
tendencia a formar emulsiones a condiciones de laboratorio. Pero aunque esta
tendencia exista a condiciones reales y los agentes antisludge funcionen
satisfactoriamente, en ocasiones no puede ser determinado por este mtodo.
Equipo y materiales
El siguiente equipo es requerido para la prueba antisludge.
A. Surfactante, aditivo antisludge
B. cido conteniendo inhibidor de corrosin y todos los aditivos el aditivo
antisludge.
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C. Aceite crudo.
D. Bao Mara con control de temperatura.
E. Botellas con tapn roscable.
F. Malla de acero inoxidable No 100, de 3 pulgadas cuadradas. G. Botella llena con Soltrol 130
H. Pizeta llena de agua destilada.
Procedimiento
1) Agregue cido a un frasco limpio. Adicione un volumen igual de aceite
crudo, libre de slidos y emulsin. Tape el frasco y agite vigorosamente.
Ponga la mezcla en un bao Mara a la temperatura de la formacin y
permita que permanezca por no menos de 4 horas y preferiblemente 24
horas. Cuidadosamente vierta la mezcla a travs de una malla de acero
No 100. si no quedan residuos en la malla no existe produccin de
sludge. Si existe sludge lave con agua tibia y Soltrol 130
alternativamente. Esto remover las emulsiones y parafinas pero no
remover el sludge producido por el cido. Reporta la cantidad de sludge
de acuerdo a la siguiente lista. Reporta los resultados en la seccin
remarcada en el formato mostrado en la figura No 1
No Sludge - No hay partculas slidas retenidas en la malla.
Trazas - Un poco de pequeas partculas en la malla.
Moderada - Partculas presentes en la malla.
Bastante - Muchas partculas grandes.
Repita el paso No 1 usando agente antisludge a la concentracin recomendada
por la compaa de servicio. Los agentes antisludge pueden influir las pruebas
de emulsin. Si un agente antisludge ser usado en un sistema para tratar un
pozo, deben incluir el agente antisludge como una parte de la prueba del
sistema.
Equipo y Materiales
2) El equipo y materiales para pruebas de emulsin incluyen el siguiente
equipo:
a. Agitador de alta velocidad (Hamilton Beach modelo 936 o
equivalente)
b. Frascos de 400 ml.
c. Probetas de 100 ml.
d. Reloj
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e. Jeringas graduadas de 1 ml.
f. cido conteniendo inhibidores de corrosin y otros aditivos.
g. Aceite crudo.
h. Agentes reductores de tensin superficial, desemulsificantes. i. Ncleos de formacin, cuando sea posible, o silica (Super-seal 200,
Penn Glass Sand Corp.) y bentonita (Bentonita sdica Wyoming,
cemento tipo sin tratar).
Pruebas de acidificacin en arenas
3) Prepare cido gastado parcialmente 2 litros en 1 litro de arena de
formacin. La solucin cida deber contener 3 % de cido fluorhdrico, la
concentracin recomendada de aditivos para el sistema a evaluar en el
tratamiento real. Si la arena de la formacin no esta disponible, use un
litro de un 50 % de flor silica y 50 % de bentonita , mezcle con el cido y
permita que esta mezcla cido-arena-bentonita o cido-arena de
formacin permanezca en contacto por lo menos 24 horas.
4) Decante el cido gastado y almacene en botellas de plstico para las
pruebas.
5) Disperse 2.5 gr. de formacin pulverizada finamente o 2.5 gr. de una
mezcla 50 % de flor silica - 50% de bentonita en 25 ml de cido gastado.
6) Agregue 75 ml. de aceite crudo a esta solucin de cido gastado.
Emulsifique la solucin con una agitacin de 14000-18000 r.p.m. por 30
segundos. Vace la emulsin inmediatamente dentro de una probeta
graduada y mida el volumen de agua separada en 15 min., 1 hora, y 24
horas. Las pruebas sern elaboradas a temperatura ambiente.
7) Repita el procedimiento de la parte 5 y 6 omitiendo el desemulsificante.
Pruebas de acidificacin de carbonatos con cido vivo
8) Use una solucin cida la cual incluye todos los aditivos en la misma
concentracin como se recomienda para tratamientos en el campo. Puede
ser necesario correr una serie de pruebas para seleccionar el
desemulsificante ms adecuado. Disperse 2.5 gr. de una mezcla del 90 %
de flor slica-10 % de bentonita en 50 ml. de solucin cida.
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9) Adicione 50 ml. aceite crudo a la solucin anterior. Emulsifique la
solucin por agitacin a 14000-18000 r.p.m. por 30 segundos. vierta
inmediatamente a una probeta graduada de 100 ml. y mida el
rompimiento de la emulsin a los intervalos de tiempo indicados en la
figura. Las pruebas son llevadas a cabo a temperatura ambiente.
10) Repita los pasos 8 y 9 omitiendo el desemulsificante.
11) Repita la preparacin de la solucin de prueba en la parte 8 pero use 25
ml. de la mezcla cida con 75 ml. de aceite crudo en la parte 9 y 10.
Pruebas de acidificacin con Carbonatos y cido gastado
12) Gaste el cido con conteniendo todos los aditivos excepto el
desemulsificante con un exceso de roca de formacin. La reaccin deber
completarse en 24 horas. Si el tiempo es un limitante, permita el contacto
del cido hasta que deje de efervecer la roca de la formacin. Junte
suavemente los finos, y decante el cido con los finos suspendidos en
otro recipiente.
13) Si no tiene roca de la formacin, prepare un cido sinttico con un
reactivo de cloruro de calcio y agua a una concentracin de cloruro
equivalente al cido vivo. La solucin deber contener todos los aditivos
que son usados en tratamientos de campo. Ajuste el pH a valores entre 1
y 5 usando cido clorhdrico. disperse 2. 5 gr. de una mezcla conteniendo
un 90 % en peso de slica flor, 10 % de bentonita en 50 ml. de solucin
cida.
14) Prepare una emulsin con cido gastado como se describe en el punto 9
y 11 y mida los datos.
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HOJA DE DATOS PARA PRUEBAS DE EMULSION ACIDO-ACEITE
OPERADOR: REMITIDA POR: CONC. Y TIPO DE ACIDO *
POZO: LUGAR DE MUESTREO: CONC. DE INHIBIDOR :
CAMPO : FECHA DE PRUEBA : TIPO Y CONC. DE SOLIDOS :
FORMACION : FECHA RECEPCION : TEMPERATURA DE PRUEBA :
DEPTH : ANALIZADO POR :
PORCENTAJE DE ACIDO ORIGINAL SEPARADO A VARIOS INTERVALOS DE TIEMPO DESPUES DE EMULSIFICARSE
REL. ACEITE/ACIDO *
ADITIVOS
CONCENTRACION, %
GAL/1000 GAL DE ACIDO
TIEMPO DE SEPARACION GASTADO S/GASTAR
1 (MIIN )
2
4
6
8
10
15
30
60
180
1440
% EMULSION FINAL
VOL. EMULSION FINAL
SOLIDOS
** INTERFASE
VOL. SEDIMENTADO
* SALMUERA
GASTADO S/GASTAR GASTADO S/GASTAR GASTADO S/GASTAR GASTADO S/GASTAR
** INTERFASE: R = DEFINIDA ; C = CLARA ; D = DIFUSA
Tab
la 2 Hoja de datos para pruebas
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3.0 DENSIDAD DE SALMUERAS PESADAS EN EL FONDO DEL POZO
Las salmueras pesadas disminuyen de densidad con el incremento de la
temperatura e incrementan en densidad con el aumento de la presin .Un
anlisis de presin volumen y temperatura (PVT) de varias soluciones de
salmueras a temperaturas de 75C (345F) y presiones de 0 a 22000 PSI. Han
sido usados para determinar el comportamiento de la densidad de las salmueras
bajo las condiciones del fondo del pozo.
La informacin obtenida de estas mediciones permite a los ingenieros, calcular
en forma mas precisa la densidad de la salmuera en la superficie la cual
proveer el gradiente hidrulico deseado para el control y la presin de la
formacin a las temperaturas y presiones en el fondo del pozo.
3.1 INTRODUCCIN
Desafortunadamente los datos de expansibilidad y compresibilidad necesarios
para esos clculos de presin en el fondo del pozo a temperaturas y presiones
de superficie son relativamente limitados.
Con casi ningn dato experimental publicado sobre salmueras pesadas y sus
mezclas una escasa aproximacin puede dar como resultado en prdidas
severas de fluidos costosos con problemas de control de pozos tales como
brotes de gas. En la ausencia de datos experimentales muchos autores han
usado ecuaciones empricas para hacer un modelo de las variaciones de la
densidad de varias salmueras y otros fluidos en la superficie.
Los modelos matemticos han sido recientemente desarrollados para predecir
exitosamente la variacin de densidad en el fondo del pozo y la presin
hidrosttica de una columna de fluido de perforacin.
Los clculos para esos modelos de densidades para lodos de base agua y aceite
estuvieron basados en valores de literatura para compresibilidad y
expansibilidad de agua, soluciones de cloruro de sodio y aceite; tambin existe
para salmueras naturales y fluidos geotrmicos que contienen cloruro de sodio
como el electrolito mayoritario.
Una relacin de presin-volumen y temperatura ha sido determinada tambin
experimentalmente para varias concentraciones de cloruro de sodio en solucin
para temperaturas de 347 F y presiones de 4978 psi. Recientemente,
mediciones experimentales han sido dirigidas hacia fluidos de perforacin de
base agua y aceite en los rangos de temperatura y presin de 70 a 400 F y de 0
a 14000 psi.
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Este documento examina por primera vez el comportamiento de densidad de las
salmueras desde las mediciones de (PVT) en el laboratorio para salmueras de
cloruro de sodio, cloruro de calcio, bromuro de sodio, bromuro de calcio y
combinaciones de stas, bromuro de zinc/bromuro de calcio/cloruro de calcio y
bromuro de zinc/bromuro de calcio a presiones de 0 a 22000 psi. para
temperaturas constantes de 76 F, 198 F y 345 F. Estos estudios de laboratorio
muestran que la compresibilidad y expansibilidad trmica de esos fluidos
pueden variar con la composicin de las salmueras, o mas precisamente, a la
concentracin total de sal en solucin.
Adicionalmente, esos datos han sido usados para desarrollar un modelo de
regresin lineal que predecir en forma precisa los cambios en la densidad en
fluidos de salmuera arriba de 345F y 22000 psi. Para concentraciones de sal de
19 al 75 % en peso.
Como un resultado, un control de pozo ptimo y control de costos puede ser
obtenido del uso de salmueras pesadas durante las operaciones de terminacin
y reparacin de pozos.
3.2 DATOS EXPERIMENTALES
Las mediciones de (PVT) fueron dirigidas para usar una bomba de
desplazamiento positivo marca Ruska Modelo 2272 diseada para operar
arriba de temperaturas de 350 F y presin de trabajo de 25000 psi. Esta
bomba esta diseada para medir en rangos de .01 cm3 el desplazamiento de
un pistn el cual es forzado dentro de una cmara liquida por un medidor de
presin de tornillo. Dos de esas bombas se muestran en serie en un dibujo
esquemtico de los aparatos experimentales (Figura No. 1). La bomba de
carga Mercury con una presin de trabajo de 8000 psi. Y desplazamiento de
pistn de 250 cm3 fue usada para bombear y medir en forma precisas el
volumen de salmuera de prueba transferida del tanque de 500 cm3 a la
cmara de desplazamiento de (PVT). La cmara (PVT) fue calentada
elctricamente con un calentador de cinta de 750 Watts envuelta alrededor
del cilindro de la bomba y cubierta con una camisa de metal aislante. Un
controlador LFE serie 230 monitoreo la temperatura del cilindro desde un
termopar construido y se mantuvo a la temperatura dentro del rango ### 2.5F. La presin de trabajo de la cmara de desplazamiento de (PVT) fue de
25000 psi. Las lecturas de presin fueron hechas usando un indicador y
traductor de presin digital modelo ASC 20000 01 P12 Marca Autoclave
Engineers, el cual fue calibrado con un probador de peso muerto para
obtener mediciones dentro de los rangos de ### 0.1 %. El traductor fue especialmente calibrado a temperaturas de 350F.
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Las mediciones de la deformacin del cilindro de la bomba a las temperaturas y
presiones de prueba fueron necesarias para corregir los datos experimentales
para el cambio actual en volumen de las salmueras a esas condiciones. Por lo
tanto, la cmara (PVT) fue calibrada primero para los efectos de temperatura y
presin contra las propiedades conocidas del mercurio. El procedimiento incluye
la medicin del volumen especifico del mercurio A 76 F y 2000 Psi.
El mercurio fue entonces cargado a 2000 psi. Dentro de la cmara (PVT)
evacuando con el pistn desplazado totalmente dentro del cilindro para medir el
volumen muerto alrededor del pistn y en los niples entre el transductor y las
vlvulas. Este volumen muerto fue de 63.97 cm3, el pistn fue entonces retirado
por 200 cm3 (80 % de su desplazamiento total) y la cmara fue cargada otra vez
con mercurio. As el volumen total de trabajo del mercurio a 2000 psi. Fue
medido a 263.97 cm3. Los cambios de este volumen de referencia fueron
entonces registrados mientras el volumen de mercurio era comprimido
lentamente en incrementos de 2000 psi. A 22000 psi. A una temperatura
constante de 76 F. Entonces el volumen ocupado por el mercurio fue medido
mientras el mercurio era lentamente descompresionado desde 22000 psi. en
similares incrementos.
Este ciclo fue repetido, entonces adems cambio el volumen especfico en
presin a 76 F fue calculado del promedio de cuatro volmenes medidos a cada
presin. Este procedimiento fue repetido para temperaturas de 198F y 345 F.
Datos de desplazamiento experimental por el mercurio se muestra en la figura
No 2 y son comparados para predecir valores calculados de la literatura. La
diferencia es el volumen de correccin de bombeo como una funcin de la
temperatura y la presin. El volumen de correccin de bombeo fue estimado por
la ecuacin siguiente:
Volumen de correccin de bombeo = 5.35 X 10 -3 cc/F + 1.02 X 10-4 cc/psi.
Los volmenes especficos de soluciones salinas NaCl, CaCl2, NaBr, CaBr2 y
combinaciones de estas ZnBr2/CaBr2/CaCl2 y ZnBr2/CaBr2 fueron medidos con
una funcin de temperatura y presin por procedimientos similares a los
procedimientos para el mercurio.
El volumen de correccin de bombeo fue restado de los cambios de volumen de
medicin para cada salmuera a cada temperatura y presin. Las composiciones
de soluciones de salmuera se muestra en la tabla No.1. Entre las muestras el
aparato experimental fue enfriado a la temperatura de la habitacin, con agua
aire seco y evacuacin bajo vaco.
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DEPOSITO
DE
SALMUERA
INDUCTOR DE PRESION DIGITAL
CONTROLADOR DE
TEMPERATURA
VACIO
DRENE
DRENEBOMBA DE CARGA Hg
DRENE PARA
MEDICION DE
DENSIDAD
CAMARA DE DESPLAZAMIENTO
CALENTADA ELECTRICAMENTE
ESQUEMA PARA APARATO DE P.V.T.
CON TRANSDUCTOR
SALMUERA
Hg
FIG. 1 Esquema para aparato de P.V.T.
3.2.1.- Resultados Y Discusiones
En el procedimiento de prueba el volumen especfico de cada salmuera fue
medida como una funcin de presin a una temperatura constante. Los
resultados de estas mediciones se muestran en las figuras No. 3 a 8 ntese de
esas figuras que los efectos de temperatura son ms dominantes en los cambios
de volmenes especficos de las salmueras que los efectos de presin. Una
regresin lineal mltiple fue usada en los datos experimentales del cloruro de
sodio en la figura No. 3 y fue comparada para las propiedades volumtricas
obtenidas de la literatura en una solucin de cloruro de sodio al 19 % en peso
(ver tabla No. 2) los valores de esas referencias fueron determinadas de un
anlisis de regresin de los datos experimentales recopilados desde estudios de
fechas anteriores.
Los volmenes especficos experimentales medidos en este estudio estuvieron
entre ### 0.5 % de los valores determinados por Rogers y Pytzer y difieren de los datos de Potter y Browns por no menos del 2.5 %.
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CAMARA DE P.V.T.
DESPLAZAMIENTO DEL PISTON (cc)
PRESION (psig X 1000)
0 2 4 8 10 12 14 16 18 20 22
345 F
198 F
8
6
4
2
0
-2
-4
DATOS DE LIT. PARA EL HgDATOS EXPERIMENTALES PARA EL Hg
76 F
FIGURA 2. CALIBRACION DE MERCURIO PARA LA CAMARA
DESPLAZAMIENTO DEL PISTON (cc)
PRESION (psig X 1000)
0 2 4 8 10 12 14 16 18 20 22
345 F
198 F
8
6
4
2
0
-2
-4
DATOS DE LIT. PARA EL Hg
DATOS EXPERIMENTALES PARA EL Hg
76 F
DE P.V.T.
Dos propiedades termodinmicas importantes se pueden derivar de los datos de
volumen especfico experimental, estas son los coeficientes isobricos de la
expansin volumtrica (Alfa ) y los coeficientes isomtricos de compresibilidad
(Beta ) que son definidos como:
1 V 1 1
= ----- ( ------ ) P = ---- ( ------ )P ----- (------ ) P ( 2 )
V T T T
-1 V -1 -1
= ----- ( ------ ) T = ---- ( ------ )T ----- (------ ) T ( 3 )
V T T T
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Convirtiendo el volumen especifico de densidad y calculando las derivadas -
(P/T)P y (P/P)T son completamente tiles para expresar la variacin de densidad como una funcin de temperatura y presin. Esos cambios de
densidad se denominan factores de correccin de densidad de la salmuera (A ,
B) y son definidos como:
P P
A = - ( ----- ) P - ( ------ ) P ( 4 )
T T
P P
= ( ----- ) T - ( ------ ) T ( 45)
T T
Los coeficientes , A , y B han sido calculados para cada salmuera usando las ecuaciones 2 a 5 y los datos experimentales a las condiciones de
temperatura y presin mostrados en las tablas 3 y 4 note de valores de A y B
que el total de las salmueras requerir aproximadamente un incremento de
15000 PSI. de presin para contrarrestar la expansin trmica de un incremento
de temperatura de 100 F toda vez que la densidad de la salmuera es una
funcin de temperatura y presin, las ecuaciones 4 y 5 pueden ser combinadas
para formar la diferencial total expresada como:
P P A = ( ------ ) T Dp + ( ------ ) P Dt ( 6 )
P T
D P = B Dp - A Dt ( 7 )
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Los coeficientes en la ecuacin 7 son casi constantes para muchos fluidos sobre
rangos considerables de temperatura y presin. Una simple aproximacin podra
asumir que A y B para cada salmuera sea constante sobre los rangos de inters
de temperatura y presin. As la ecuacin 7 se convierte en:
P2 - P1 = B ( P2 - P1 ) - A ( T2 - T1 ) ( 8 )
Adems las variantes de densidad escritas en la ecuacin 8 podran ser
aproximadas a travs de un conocimiento de los factores de correccin de
densidad (ver tabla 3 y 4). Sin embargo la informacin sobre las variantes de
densidad estarn limitadas a solo los sistemas de salmueras evaluados en este
estudio.
Para una mayor precisin en predecir estos cambios de densidad y para incluir
otras composiciones de salmueras, una frmula de interpolacin fue
desarrollada desde la relacin (PVTX) que es: presin, volumen, temperatura,
concentracin, para ajustar los resultados experimentales hubo 204 puntos de
datos usados en el anlisis de regresin mltiple. El modelo resultante
contabiliz un total del 98.8 % de la variacin total en la diferencia de densidad.
La diferencia de densidad para este modelo fue definida como el cambio en
densidad de las condiciones del ambiente (por ejemplo 76 F y cero psi) para la
densidad precedida a temperatura y presin. la figura no. 9 es una
representacin grfica del modelo de diferencia de densidad para una solucin
salina al 65 % en peso. La utilizacin de este modelo se demuestra en un
problema de ejemplo en el apndice.
0 2 4 8 10 12 14 16 18 20 22
0.95
0.94
0.93
0.92
0.91
0.90
0.89
0.88
0.87
0.86
0.85
0.84
0.84
345 F
198 F
76 F
FIGURA 3. VOLUMEN ESPECIFICO DE UN 19% SALMUERA DE CLORURO
DE SODIO A ELEVADAS TEMPERATURAS Y PRESIONES
VOLUMEN
ESPECIFICO
(cc/g)
PRESION (psig X 1000)
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FIGURA 4. VOLUMEN ESPECIFICO DE UN 37% SALMUERA DE CLORURO
DE CALCIO A ELEVADAS TEMPERATURAS Y PRESIONES AL CUADRADO
VOLUMEN
ESPECIFICO
(cc/g)
PRESION (psig X 1000)
0 2 4 8 10 12 14 16 18 20 22
0.70
0.78
0.77
0.76
0.75
0.74
0.73
0.72
0.71
345 F
198 F
76 F
0 2 4 8 10 12 14 16 18 20 22
0.73
0.72
0.71
0.70
0.69
0.68
0.67
0.66
0.65
0.64
345 F
198 F
76 F
FIGURA 5. VOLUMEN ESPECIFICO DE UN 45% SALMUERA DE BROMURO
DE SODIO A ELEVADAS TEMPERATURAS Y PRESIONES
VOLUMEN
ESPECIFICO
(cc/g)
PRESION (psig X 1000)
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FIGURA 6. VOLUMEN ESPECIFICO DE UN 54% SALMUERA DE BROMURO
DE CALCIO A ELEVADAS TEMPERATURAS Y PRESIONES AL CUADRADO
VOLUMEN
ESPECIFICO
(cc/g)
PRESION (psig X 1000)
0 2 4 8 10 12 14 16 18 20 22
345 F
198 F
76 F
0.56
0.63
0.62
0.61
0.60
0.59
0.58
0.57
T A B L A 3.I
Propiedades Fsicas De Salmueras Pesadas
Evaluadas En Este Estudio.
Salmuera Concentracin de sal Densidad A 76 F (gr. /cc )
(% En Peso) 0 Psi. * 2000 Psi **
NaCl 19 1.138 1.1412
CaCl2 37 1.374 1.3779
NaBr 45 1.497 1.4996
CaBr2 54 1.715 1.7165
ZnBr2/CaBr2/CaCl2 65 1.920 1.9255
ZnBr2/CaBr2 75 2.310 2.3140
*Mediciones hechas por el medidor de densidad Mettler/Paar Dma 35
**Las mediciones hechas gravimtricamente se describen en la seccin
experimental.
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T A B L A 3.2
COMPARACIN DE PROPIEDADES VOLUMTRICAS DE SOLUCIN DE CLORURO DE
SODIO AL 19 % EN PESO.
Temperatura Presin Datos Valores De Literatura
(F) (psi) experimentales Potter & Brown Rogers & Pitzer
* * * ** *
122 2900 0.8864 0.8842 0.8840
122 8700 0.8758 0.8703 0.8736
122 14500 0.8652 0.8598 0.8642
122 21750 0.8520 0.8489
212 2900 0.9097 0.9050 0.9080
212 8700 0.8992 0.8857 0.8962
212 14500 0.8886 0.8741 0.8859
212 21750 0.8753 0.8606
302 2900 0.9331 0.9337 0.9376
302 8700 0.9225 0.9083 0.9233
302 14500 0.9120 0.8929 0.9115
302 21750 0.8987 0.8772
* Volmenes especficos calculados de las ecuaciones empricas
(cc/g) = 0.859954 + 2.597412 X 10-4 T (F) - 1.822673 X 10-6 P (Psi); R = 0.994
** Valores obtenidos de Potter y Brown (1977)
*** Valores obtenidos de Roger y Pitzer (1982)
T A B L A 3.3
Expansibilidad De Fluidos De Salmueras Pesadas
De 12000 Psi. DE 76F A 198F.
Salmuera Densidad A
(lb/Gal) (Vol/Vol/ F X 10-4 ) (Lb/Gal/100 F)
Na Cl 9.49 2.54 0.24
Ca Cl2 11.46 2.39 0.27
Na Br 12.48 2.67 0.33
Ca Br2 14.30 2.33 0.33
ZnBr2/CaBr2/CaCl2 16.01 2.27 0.36
ZnBr2/CaBr2 19.27 2.54 0.48
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T A B L A 3.4
Compresibilidad De Fluidos De Salmueras Pesadas
A 198 F DE 2000 A 12000 Psi.
Salmueras Densidad B
( Lb/Gal ) ( Vol/Vol/Psi X 10-6 )( Lb/Gal/1000 Psi)
NaCl 9.49 1.98 0.019
CaCl2 11.46 1.50 0.017
NaBr 12.48 1.67 0.021
CaBr2 14.30 1.53 0.022
ZnBr2/CaBr2/CaCl2 16.01 1.39 0.022
ZnBr2/CaBr2 19.27 1.64 0.031
Apndice
Problema de ejemplo:
Determine la presin hidrosttica o la presin de fondo en el pozo (Pb) ejercida
por un fluido de terminacin salmuera conociendo las propiedades de la
salmuera y las condiciones del pozo:
Densidad de la salmuera en superficie 16 lbs/gal Concentracin de sal 65 % en peso Gradiente de presin de la salmuera 0.832 psi/pie Temperatura en superficie 76 F. Temperatura esttica en el fondo del pozo 330 F. Profundidad verdadera del agujero 17000 pies Gradiente de temperatura del pozo 1.49 F / 100 pies.
3.2.2 Solucin
Hoberock, Thomas y Nickers han demostrado que la presin en el fondo del
pozo Pb (psi ) puede ser computada de la suma de los cambios de presin (P)
desde la superficie a la profundidad total con el conocimiento de la densidad de
la salmuera como una funcin de temperatura y presin P(T,P). La siguiente
ecuacin representa estos clculos.
Pb = Pn ; P = 0.052 [ P ( T , P ) ] D ( 9 ) n = 1
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Usando el modelo de las diferencias de densidades en la figura no. 9 para el 65
% en peso en concentracin de sal, la siguiente tabla de datos puede ser
construida para calcular la densidad y los cambios de presin subsecuentes
como una funcin de la profundidad.
Profundidad Temperatura Densidad P(T,P) | P Diferencial
(Pies) (F) ( Lbs/Gal ) (Lbs/Gal) ( Psi )
0 76 0 16.0 0
2000 106 -0.075 15.925 1.656
4000 136 -0.150 15.850 1.648
6000 166 -0.225 15.775 1.641
8000 196 -0.300 15.700 1.633
10000 225 -0.375 15.625 1.625
12000 255 -0.450 15.550 1.617
14000 285 -0.525 15.475 1.609
16000 315 -0.600 15.400 1.602
17000 330 -0.637 15.363 799
Adems P B = P = 13930 Psi.
Evaluando la presin en el fondo del pozo usando la tradicional tcnica de
densidad constante (por ejemplo los efectos de temperatura y presin se
cancelan uno al otro) dan como resultado lo siguiente.-
P B = 0.052 ( 16.0 ) ( 17000 ) = 14144 Psi.
Note la diferencia de 314 psi. de la actual presin hidrosttica que podra ser
significativa en el uso efectivo de salmuera pesadas durante las operaciones de
terminacin y reparacin de pozos.
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3.3 MODELO DE DENSIDAD DE SALMUERAS MEZCLADAS Y PURAS COMO
UNA FUNCION DE LA COMPOSICION TEMPERATURA Y PRESION.
Conclusiones:
1) Una bomba de desplazamiento positivo puede ser usada para el anlisis
de presin volumen y temperatura (PVT) de la fase liquida de las
salmueras debido a que la deformacin por bombeo para la temperatura
y presin ha sido calculada.
2) Datos experimentales colectados para cloruro de sodio estn en relacin
directa con los valores de la literatura citada.
3) Una observacin para evaluar las derivadas (P/T)P y (P/P)T de cada sistema de salmueras muestra que esta salmuera requerira
aproximadamente un incremento de 15000 PSI. en presin para
contrarrestar la expansin trmica de un incremento de 100 F en
temperatura.
4) Una frmula de interpolacin ha sido desarrollada de la relacin P-V-T-X
para adecuar los resultados experimentales. El modelo de regresin
mltiple calculado para el 98 % de la varianza total en las diferencias de
la densidad para la frmulacin de sal desde 19 a 75 % en peso en un
rango de temperatura de 76 a 345 F y presiones superiores a 22000 PSI.
Nomenclatura
A= Factor de correccin de densidad para temperatura (Lb/Gal/100F )
B= Factor de correccin de densidad para presiones ( Lb/Gal/1000 Psi.)
P= Presin (Psi)
T= Temperatura (F)
V= Volumen (Cc)
X = Concentracin de sal (% Por Peso)
= Coeficiente isobrico de expansin volumtrico (Vol/Vol/F X 10-6)
= Coeficiente isotrmico de compresibilidad (Vol/Vol/Psi X 10-6)
= Volumen especfico (Cc/G)
= Densidad gr./cc ( multiplica por 8.345 para lb/gal )
A medida que la temperatura de las soluciones aumenta, el volumen de
la solucin aumenta; con un decrecimiento resultante en la densidad. Las tablas
de frmulacin de salmueras usa 60 F como un punto de referencia para
computacin. El cambio de densidad de salmuera debido a temperatura puede
ser calculado con las siguientes frmulas usando el coeficiente de expansin
indicado en la tabla:
-
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Factores de expansin de volumen (Ve)
Ve Densidad (lpg) Tipo De Salmuera
.000349 9.0 NaCl
.000406 9.5 NaCl
.000280 12.0 NaBr
.000333 9.0 CaCl2
.000300 9.5 CaCl2
.000289 10.0 CaCl2
.000260 10.5 CaCl2
.000240 11.0 CaCl2
.000239 11.5 CaCl2
.000271 12.0 CaBr2/CaCl2
.000264 12.5 CaBr2/CaCl2
.000257 13.0 CaBr2/CaCl2
.000254 13.5 CaBr2/CaCl2
.000253 14.0 CaBr2/CaCl2
.000250 14.5 CaBr2/CaCl2
.000250 15.0 CaBr2/CaCl2
.000250 15.5 ZnBr2/CaBr2/CaCl2
.000251 16.0 ZnBr2/CaBr2/CaCl2
.000252 16.5 ZnBr2/CaBr2/CaCl2
.000254 17.0 ZnBr2/CaBr2/CaCl2
.000259 17.5 ZnBr2/CaBr2/CaCl2
.000264 18.0 ZnBr2/CaBr2/CaCl2
.000271 18.5 ZnBr2/CaBr2/CaCl2
.000278 19.0 ZnBr2/CaBr2/CaCl2
Frmula 1. Do = Dt [ 1 + Ve ( T - 60F ) ]
Do
Frmula 2. Dt = ---------------------------------------
[ 1 + Ve ( T - 60F ) ]
-
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3.3.1 Ejemplos de efectos de temperatura sobre densidad
Ejemplo 1 : Se requiere un fluido de CaCl2/CaBr2 de densidad 12.5 Lpg para
controlar un pozo cuya temperatura promedio es 200 F. Cual ser la
densidad de este fludo a 60 F ?
Aplicando la frmula 1.
Do = 12.5 [1 + 0.000264 (200 - 60)]
= 12.5 (1 + 0.3696)
= 13.0657 Lpg = 13.1 Lpg @ 60 F
Ejemplo 2 : Cual ser la densidad de un fluido de 12.5 Lpg a 60 F cuando es
usado en un pozo con un promedio de temperatura de 150 F ?
Aplicando La Frmula 2.
12.5
Dt = -----------------------------------------
1 + 0.000264 (150 - 60)
12.5
= ------------------------
1 + 0.2376
= 12.20898 Lpg = 12.21 Lpg @ 150 F
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4.1CAMBIOS DE DENSIDAD DE UNA SALMUERA SIMPLE
1) Para incrementar la densidad de una salmuera adicionando sal. La adicin
de sal tambin incrementa el volumen de la salmuera. El volumen final de
la salmuera se encuentra con la frmula siguiente:
Wo
Vf = ( Vo ) ---------------
Wf
Donde:
Vf: Volumen final de la salmuera (bls)
Vo: Volumen original de la salmuera ( bls )
Wo: Contenido final de agua (bls/bbl de salmuera)
Wf: Contenido original de agua (bls/bbl de salmuera)
Las libras requeridas de adicin de sal es la siguiente:
Sa = Sf Vf - Vo So
Donde:
Sa: Sal adicionada en (lbs)
Sf: Contenido final de sal (lbs/bbl de salmuera)
So: Contenido original de sal (lbs/bbl de salmuera)
Para disminuir la densidad de una salmuera agregando nicamente agua.
Volumen final de la salmuera esta dado por la siguiente frmula:
Vo So
Vf = --------------------------
Sf
Donde:
Vf : Volumen final
Vo : Volumen original
So : Contenido original de sal
Sf : Contenido final de sal
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4.2 MEZCLANDO DOS SALMUERAS
La variacin en la densidad de las salmueras puede ser realizado
mezclando una salmuera pesada con una salmuera ligera o agua fresca. El
clculo del volumen final y la densidad estn basadas en el hecho de que el
peso y el volumen de cada componente agregado sube el peso y el volumen de
la mezcla final.
Vo + Va = Vf Y
Vo Do + Va Da = Vf Df
Donde:
Da: Densidad de fludos adicionados (Lbs/Gal)
Do: Densidad original de fludo ( Lbs/Gal)
Df: Densidad final del fludo ( Lbs/Gal )
Estos dos problemas pueden ser solucionados simultneamente para
proporcionar la siguiente versin simplificada para fcil aplicacin en el campo.
( Do - Df )
Va = Vf -------------------
( Do - Da )
( Df - Do )
Va = Vo ------------------
( Da - Df )
( Do - Da )
Vf = Va -------------------
( Do - Df )
( Da - Do )
Vf = Vo --------------------
( Da - Da )
( Da - Df )
Vo = Vf -------------------
( Da - Do )
4.3
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4.4 CALCULOS PARA SALMUERA DE SALES DOBLES. (FLUIDOS DE
TERMINACION).
Hay dos situaciones donde puede ser necesario cambiar la composicin de un
fluido de terminacin salmuera densificada. La primera es cuando una salmuera
ha sido preparada y subsecuentemente se ha determinado que su densidad fue
insuficiente para controlar la presin del yacimiento .El segundo es donde una
salmuera ha sido diluida en agua y debe ser retornada al punto original de
cristalizacin. Aumentando la densidad de una salmuera para terminacin no
diluida.- La temperatura de cristalizacin de una salmuera se determina por la
solubilidad de la menor sal soluble y en el caso de los fluidos de terminacin,
esta sal es el cloruro de calcio.- Como la densidad de la salmuera se aumenta el
contenido de CaCl2 debe ser disminuido si la temperatura de cristalizacin va a
permanecer aproximadamente constante.
Tambin note que la temperatura de cristalizacin puede ser bajada a una
densidad constante por disminucin del contenido de CaCl2 aumentando el
contenido de bromuro de calcio. Si un fluido de terminacin salmuera no
diluida, va a aumentarse en densidad y la temperatura de cristalizacin va a
permanecer igual o menor, ser necesario aadir agua y bromuro de calcio a la
solucin. La cantidad de agua adicional y bromuro de calcio puede ser
determinada como sigue:
1) Determine la siguiente informacin de una de las tablas :
Co: Cloruro de calcio (lbs/bbl) de la salmuera al ser aumentada su densidad (mezcla original).
Cf: Cloruro de calcio (lbs/bbl) de la solucin resultante despus de aumentada su densidad (salmuera final).
Wa: Agua (bls/bbl) de agua adicional requerida
Wo: Agua (bls/bbl) de salmuera original.
Wf: Agua (bls/bbl) de salmuera final.
Bo: Bromuro de calcio (lbs/bbl) de la salmuera a ser aumentada su densidad (salmuera original).
Bf: Bromuro de calcio (lbs/bbl) de la solucin resultante despus de densificar (salmuera final)
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2) Despus determine el agua adicional necesaria para cada barril de la
salmuera original para proveer la misma relacin de CaCl2
a agua como
se muestra en la tabla para la salmuera final. Esta cantidad se encuentra
como sigue:
Co Wf
Wa = ----------------------- - Wo
Cf
3) El agua total adicional requerida entonces es igual al agua adicional (Wa)
bls/bbl, tantas veces del volumen original del agua (Vo) esto se expresa
como sigue:
Co Wf
Wa Total =(Vo) --------------------- - Wo
Cf
4) El bromuro de calcio total adicional se encuentra de la misma manera
que el agua adicional y se expresa en la ecuacin siguiente:
Co Bf
Ba Total =(Vo) --------------------- - Bo
Cf
5) El volumen final de la salmuera se encuentra de la misma manera como
se usa en la salmuera de sal nica, la ecuacin es:
Vo Wo
Vf = -------------------------- Sistema de sal
W f sola nicamente,
o alternativamente
Sistema de sal sencilla o mltiple nicamente,
Vo Co
Vf = ---------------------------
wf
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4.5 AUMENTANDO LA DENSIDAD DE UNA SALMUERA COMO FLUIDO DE
TERMINACION DILUIDA.
Hay dos mtodos de redensificar una salmuera diluida a la densidad original. Un
mtodo usando CaCl2 y bromuro de calcio, mientras que el segundo slo usa
bromuro de calcio. El primer mtodo es usado cuando un sistema eficiente de
mezclado esta disponible. El segundo es usado cuando se tiene un ineficiente
sistema de mezclado o cuando se desea reducir el tiempo de mezclado al
mnimo.
Generalmente usted usar bromuro de calcio para densificar en la localizacin
del pozo. En la mayora de los casos el diluyente es agua dulce o puede ser
considerado que sea agua dulce debido a que el sodio y potasio en agua de mar
o salmuera de campo ser precipitado, y el resultado es el mismo que si se
diluye con agua dulce. Fuera de considerar el mtodo de densificar usado, el
primer paso es determinar la cantidad de agua que ha sido mezclada en la
salmuera original, esto se hace usando una versin modificada de la ecuacin
(4c)(Ver ecuaciones).
El volumen redensificado puede ser encontrado usando la siguiente ecuacin:
Vw
Vrw = ( Vd - Vw ) + --------------
Wo
Vrw = Volumen redensificado bls.
Determinacin de sal para redensificar con CaCl2 y bromuro de calcio.
Son usadas las tablas para determinar la cantidad de CaCl2 y CaBr2 requerido
para redensificar cuando se usan sales mltiples las siguientes ecuaciones
pueden ser usadas:
Bo
Brw = ( Vw ) -------------- y
Wo
Co
Crw = ( Vw ) ---------------
Wo
Crw = Lbs de CaCl2 al 95% para redensificar agua adicionada.
El volumen densificado puede ser encontrado usando la ecuacin siguiente:
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Vw
Vrw = ( Vd - Vw ) + -----------------------
Wo
Vrw = Volumen redensificado bls.
( Do - Df )
Va = Vf --------------------------------
( Do - Da )
Va se convierte en Vw = Volumen de agua adicionada bls
Vf se convierte en Vd = Volumen diluido de salmuera bls.
Df se convierte en Dd = Densidad diluida de salmuera lbs/gal.
Da se convierte en Dw = 8.34 lbs/gal densidad del agua
(Do - Df)
Vw = Vd -------------------------
(Do - 8.34)
Una vez que el volumen de agua aadida se ha determinado la cantidad de sal
para densificar ese volumen de agua a la densidad original pude ser
determinada. Estos dos mtodos se describen abajo:
Determinacin de sal redensificada con bromuro de calcio
Son usadas tablas para determinar la cantidad de CaBr2 requerido para
redensificar. Se puede usar la siguiente ecuacin:
Bo
Brw = ( Vw )---------------
Wo
Bo = CaBr2
al 95 % (lbs/bbl) a la densidad de la salmuera original
Brw = Lbs de CaBr2
al 95 % para redensificar agua adicionada Vw
Wo = Contenido de agua a la densidad de la salmuera original lbs/bbl
Vw = Volumen de agua adicionada (bls).
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4.6 CALCULOS PARA SALMUERAS DE SALES MULTIPLES, FLUIDOS DE
TERMINACION
Las razones para cambiar la composicin de todas las salmueras de fluidos de
terminacin son las mismas. Sin embargo, la aproximacin debe ser diferente.
Bromuro de Zinc no es disponible generalmente, en forma slida, as el
densificado debe usar Bromuro de Calcio slido, Cloruro de Calcio Slido y 19.2
lbs/gal de solucin de Bromuro de Zinc.
Debido al hecho de que CaCl2
slido es difcil de disolver bajo condiciones de
campo, los clculos demostrados aqu usaran soluciones de CaBr2
y Bromuro de
Zinc.
Aumentando la densidad de salmueras como fluidos de terminacin, no diluidas
En el campo el mtodo prctico de aumentar la densidad de una salmuera no
diluida es aadir 19.2 lbs/gal de Bromuro de Zinc, esto puede ser hecho por la
ecuacin modificada para obtener la ecuacin siguiente:
(Df - Do)
V 19.2 = Vo ----------------------------
(19.2 - Df)
El volumen final entonces es igual a:
Vf = V 19.2 + Vo
Cuando hay una gran diferencia entre la densidad final y la densidad original, el
volumen final aumentara significativamente. Este hecho debe ser considerado
cuando se planee redensificar.
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Aumentar la densidad de una salmuera como fluido de terminacin diluida
El primer paso en redensificar una salmuera como fluido de terminacin diluido
es determinar la cantidad de agua que ha entrado al sistema esto se hace
usando la ecuacin siguiente:
(Do - Dd)
Vw = Vd -----------------------
(Do - 8.34)
Una vez que el volumen de agua adicionada se ha determinado, la cantidad de
sales para redensificar ese volumen a la densidad original debe ser determinada,
esto puede ser hecho usando tablas.
Este procedimiento se maneja exactamente de la misma manera que el
redensificado. De los sistemas de fluidos de terminacin. La ecuacin (9) se usa
para determinar el contenido de Bromuro de calcio con valores determinados de
tablas.
Bo
Brw = (Vw) ---------------
Wo
La ecuacin ( 12 ) se usa para determinar el volumen de solucin de Bromuro de
Zinc de 19.2 lbs/gal.
Zn O
Znrw = ( Vw )----------
Wo
Zn = Bromuro de Zinc de 19.2 lbs/gal como bls/bbl a la densidad de la salmuera
original.
Znrw = Bls de Bromuro de Zinc de 19.2 lbs/gal para redensificar el agua
adicionada.
El volumen redensificado se encuentra usando la ecuacin :
Vw
Vrw = ( Vd - Vw ) + ------------
Wo
-
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E C U A C I O N E S
Wo
1. Vf = ( Vo ) --------------- Wf
2. Sa = Sf Vf - Vo So
Wo
3. Vf = ( Vo ) -------------
Wf
4 A Vo + Va = Vf
4 B Vo Do + Va Df
( Do - Df )
4 C Va = Vf ------------------
( Do - Da )
( Df - Do )
4 D Vo = Vo ------------------
( Da - Df )
( Do - Da )
4 E Vf = Va --------------------
( Do - Df )
( Da - Do )
4 F Vf = Vo -------------------
( Da - Df )
( Da - Df )
4 G Vo = Vf -------------------
( Da - Do )
Co Wf
5 Wa = -------------- - Wo
Cf
-
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Co Wf
6 A Wa Total = ( Vo ) --------------- - Wo
Cf
Co Bf
6 B Ba Total = ( Vo ) ------------------ - Bo
Cf
Co
7. Vf = ( Vo ) ----------
Cf
( Do - Dd )
8. Vw = Vd -----------------------
( Do - 8.34 )
Bo
9. Brw = ( Vw ) -------------
Wo
Vw
10. Vrw = ( Vd - Vw ) + ----------
Wo
Co
11. Crw = ( Vw ) -----------
Wo
( Df - Do )
12. V 19.2 = ( Vo ) ----------------------
( 19.2 - Df )
Zn O
13 . ZnBr = ( Vw ) -----------------
Wo
-
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ABREVIATURAS
Vf= Volumen final de salmueras ( Bls.) Vo= Volumen original de salmueras (Bls. ) Wf= Contenido final de agua ( bls/bl ) de salmuera Wo= Contenido original de agua ( bls/bl ) de salmuera Sa= Contenido adicional de sal ( lbs/bl ) de salmuera Sf= Contenido final de sal ( lbs/bl ) de salmuera So= Contenido original de sal ( lbs/bl ) de salmuera Da= Densidad adicionada de fluido ( lbs/gal ) Df= Densidad final de fluidos ( lbs/gal ) Bo= Bromuro de calcio ( lbs/bl ) de la salmuera para incrementar la
densidad (Salmuera original)
Bf = Cloruro de Calcio ( lbs/bl ) de la solucin resultante despus de redensificar (Salmuera final).
Va= Volumen adicionado de agua a la salmuera (Bls ) Co= Cloruro de Calcio (lbs/bl ) de la salmuera para incrementar una
densidad (Salmuera original ).
Cf= Cloruro de Calcio (lbs/bl) de la solucin resultante despus de redensificar (Salmuera
final ). Wa= (bls/bl ) de agua adicionada a la salmuera original Wa Total= Agua requerida total adicionada (bls) Ba Total= Bromuro de Calcio total adicionado en (lbs) Vw= Volumen adicionado de agua (bls) Vd= Volumen de salmuera diluido ( Bls ) Dd= Densidad diluida de la salmuera (lbs/gal ) Brw= Lbs de Bromuro de Calcio al 95% para redensificar agua adicionada
Vw
Vrw= Volumen redensificado (bls ) Crw= Lbs de Cloruro de Calcio al 95 % para redensificar agua adicionada V 19.2 = (bls) de Bromuro de Zinc de 19.2 lbs/gal Znrw= ( Bls ) de Bromuro de Zinc de 19.2 lbs/gal para redensificar agua
adicionada.
Zn O= (bls/bl ) de Bromuro de Zinc de 19.2 lbs/gal para densificar una salmuera original.
-
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CLORURO DE SODIO REQUERIDO PARA SATURAR UNA SALMUERA DE
CLORURO DE CALCIO (CaCl2) DE COMPOSICION DE UN BARRIL DE
SOLUCION SATURADA
Salmuera CaCl2 77F 175F
Densidad Ca Cl2 Salmuera CaCl2 NaCl Na Cl
Lbs/Gal %Peso Volumen (Bls) Lbs Lbs.
8.4 1.03 0.89 106 120
8.5 2.04 0.90 103 116
8.6 3.35 0.90 99 112
8.7 5.07 0.90 95 108
8.8 6.00 0.91 90 104
8.9 7.55 0.91 85 100
9.0 8.86 0.91 81 95
9.1 10.20 0.92 76 90
9.2 11.53 0.92 72 85
9.3 12.80 0.93 67 80
9.4 14.05 0.93 63 75
9.5 15.35 0.93 58 70
9.6 16.62 0.94 53 66
9.7 17.81 0.94 49 62
9.8 18.99 0.95 44 58
9.9 20.20 0.95 40 54
10.0 21.39 0.96 35 50
10.1 22.54 0.96 31 45
10.2 23.64 0.97 26 40
10.3 24.81 0.97 22 35
10.4 25.93 0.98 17 30
10.5 26.97 0.99 13 25
10.6 27.97 0.99 10 22
10.7 28.84 1.00 6 18
Mayor
Que 10.7 1.00 6 18
Este dato esta basado en clculos tericos, los valores de la solubilidad
del Na Cl pueden variar tanto como 10 lbs/bl. con diferentes fuentes de Cloruro
de Sodio.
-
Carretera Monterrey - Saltillo Km. 339, Santa Catarina Nuevo Len. C.P. 66350 (8) 336 21-21 Fax (8) 399 27-43
E-mail: [email protected]
Av. Adolfo Lpez Mateos No. 266 Col. Revolucin Cd. del Carmen, Campeche
Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60
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T A B L A 4.1
CEDULA DE MEZCLADO USANDO CLORURO DE CALCIO AL 95 %
Cantidades por barril de salmuera
Densidad de Agua Ca Cl 2 Ca Cl 2 Punto de
La salmuera cristalizacin
Lb/Gal @ 60F (Bbl) (Lb) (%) ( F)
9.0 .980 35.3 9.3 21
9.1 .975 41.2 10.8 19
9.2 .970 47.2 12.2 17
9.3 .965 53.2 13.6 15
9.4 .959 59.1 15.0 12
9.5 .954 65.1 16.3 9
9.6 .949 71.1 17.6 6
9.7 .944 77.0 18.9 3
9.8 .940 83.0 20.2 0
9.9 .934 89.0 21.4 -4
10.0 .929 94.9 22.6 -8
10.1 .924 101.0 23.8 -13
10.2 .919 107.0 25.0 -18
10.3 .914 113.0 26.1 -23
10.4 .909 119.0 27.2 -29
10.5 .904 125.0 28.3 -36
10.6 .899 131.0 29.4 -43
10.7 .894 137.0 30.5 -51
10.8 .889 143.0 31.5 -59
10.9 .884 149.0 32.5 -40
11.0 .879 155.0 33.5 -22
11.1 .873 161.0 34.5 -11
11.2 .866 167.0 35.5 0
11.3 .860 174.0 36.7 13
11.4 .854 180.0 37.6 27
11.5 .848 186.0 38.5 35
11.6 .842 193.0 39.6 44
-
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T A B L A 4.2
Cedula De Mezclado Para Salmuera De Cloruro De Calcio 11.6 Lbs/Gal
Densidad de Para 1 Bl. ( 42 Gal. ) Punto de
la salmuera Agua Ca Cl 2 cristalizacin
Lb/Gal @ 60 F ( Bls ) ( Bls ) F
9.0 .790 .210 21
9.1 .757 .243 19
9.2 .727 .273 17
9.3 .699 .301 15
9.4 .666 .334 12
9.5 .635 .365 9
9.6 .606 .394 6
9.7 .576 .424 3
9.8 .545 .455 0
9.9 .514 .486 -4
10.0 .484 .516 -8
10.1 .452 .548 -13
10.2 .422 .578 -18
10.3 .381 .619 -23
10.4 .361 .639 -29
10.5 .330 .670 -36
10.6 .300 .700 -43
10.7 .270 .730 -51
10.8 .240 .760 -59
10.9 .210 .790 -40
11.0 .180 .820 -22
11.1 .150 .850 -11
11.2 .120 .880 0
11.3 .090 .910 13
11.4 .060 .940 27
11.5 .030 .970 35
11.6 .000 1.000 44
-
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T A B L A 4.3
CEDULA DE MEZCLADO PARA SALMUERAS DOBLES
Densidad de Gradiente Cantidades Para 1 Bl De Salmuera Temperatura
la salmuera de presin Agua Ca Cl 2 Ca Br 2 cristalizacin
@ 60 F Lbs/Pie ( Bls ) ( Lbs ) ( Lbs ) F
Lbs/Gal
11.7 .608 .8309 192.34 8.45 50
11.8 .613 .8263 189.81 16.90 51
11.9 .619 .8215 187.27 25.36 51
12.0 .624 .8168 184.73 33.81 52
12.1 .629 .8121 182.19 42.26 53
12.2 .634 .8073 179.66 50.71 54
12.3 .639 .8026 177.12 59.16 54
12.4 .645 .7978 174.58 67.62 54
12.5 .650 .7931 172.05 76.07 54
12.6 .655 .7883 169.51 84.52 55
12.7 .660 .7836 166.97 92.98 55