INCREMENTO DE LA DENSIDAD DE LODO CON BARITINA

1. Objetivo.

El objetivo de la practica es el aprender a preparar y dosificar un lodo para

obtener una densidad teorica o deseada a partir de requerimientos

experimentales.

2. Fundamento teótico

Para la preparación de un lodo base agua en el laboratorio se debe tener un

volumen de agua en el cual se va añadir una cierta cantidad de arcilla, donde

para obtener una “densidad deseada”, es necesario calcular tanto de masa de

bentocita como el volumen de agua exacto, que se requiere para alcanzar este

objetivo.

Balance de materia

El lodo es un fluido sumamente homogéneo comuesto de diferentes sustancias

donde se puede considerar que su pero por unidad de volumen, es igual al peso

del liquido mas el peso de las partículas en suspensión.

Realizando un análisis de balance de materia:

Mentra=Msale

Mliquido+Mbentonita=Mtotal

Pero conocemos la densidad es:

d=mV

m=d∗V

d L∗V L+dB∗V B=dT∗V T

Asumiendo volúmenes aditivos:

V T=V L+V B

d L∗V L+dB∗V B=dT (V L+V L)d L∗V L+dB∗V B=dT∗V L+dT+V B

La densidad total es la densidad deseada: (dT=dd )

d L∗V L+dB∗V B=dd∗V L+dd∗V B

dd∗V B−dd∗V B=dd∗V L+dL∗V L

V B∗(dB−dd )=V L∗(dd−d L)

Finalmente:

V B=V L∗(dd−dL)

(dB−dd )……………. (1 )

Ejemplo:

Preparar un lodo base agua con un volumen total de 800(cm)3. Buscando una

densidad de 1.031(g/cm3). Donde la gravedad especifica de la bentonita a usar es

de 2.3.

Con los siguientes datos:

GEB= 2.3 (bentonita) dB, VB, mB : se refiere al

solido(bentonita)

dL= 1.0[g/cm3] (agua) dL, VL, mT : se refiere al liquido (Agua)

dT= 1.03[g/cm3] dT, VT, mT : se refiere a la

mezcla total

VT= 800 [cm3]

Reemplazando los datos en la ecuación (1):

V B=800[cm3]∗(1.03−1.0 ) [ g/cm3 ]

(2.3−1.3 )[g /cm3]

V B=19.54cm3

¿B=dbentonitadagua

d B=mBV B

V TOTAL=V AGUA+V BENTONITA

d B=¿B∗dagua mB=dB∗V B V AGUA=V TOTAL−V BENTONITA

d B=2.3 g/cm3 mB=44.492 g V AGUA=780.46 cm3

Incremento de la densidad

La densidade de las arcillas ordinarias varia entre 2.0 y 2.8 [g/cm3] y la arcilla sola

puede aumentar la densidad del agua desde 1.0 hasta aproximadamente 1.3 [g/cm3]; en

el caso de una mayor densidad se debe utilizar materiales inerte de mayor gravedad

especifica que preoporcionen al lodo mayor peso.

Frecuentemente es necesario elevar la densidad del lodo según las operaciones quie

estén realizando para controlar el pozo, en general se usa baritina como material

“densificante” Para acumular la densidad del odo de perforación (aumenta la densidad)

u otros materiales inertes como:

Materiales dencificantes composición gravedad especifica

Baritina BaSO4 4,3

Hematita Fe2O3 5,2

Siderita FeCO3 5,8

Victonita Fe69F26 6,5

Galena PbS 7,5

Baritina

La baritina (barita) es el agente densificante de mayor importancia de los lodos, es un

mineral de sulfato de bario que se encuentra en la naturaleza como tal, su peso

especifico es de 4.2 a 4.5 lo que lo hace mucho mas denso que la mayoria de los solidos

de perforación. Las especificaciones API para la baritina requiere un peso no menor a

4.2 y que al menos un 5% debe quedar retenida en un cedazo de malla Nº 200 en un

ensayode granulometría humeda.

Como sustituto de la baritina en algunos casos de emplear sales solubles; la ventaja de

las sales solubles como agentes dencificantes es que los aumentos densidad se logran

sin aumentar el contenido de solidos del lodo, sin embargo debe tenerse en cuenta los

efectos de estas otras propiedades del lodo. A veces la densidad deseada se consigue

mediante la combinación de sales y otros agentes dencificantes.

m1+msolido=m2

d1∗V 1+dS∗V S=d2∗V 2

d1∗V 1+dS∗V S=d2∗(V 1+V S )

V SV 1

=(d2−d1 )(dS−d2 )

(Relacion de incremento)

Relacionando con la densidad del solido:

mS=¿S∗(d2−d1 )

(dS−d2 )∗V 1 (2)

Finalmente considerando el aumento de volumen:

V 2=V 1+V S

Como se ha visto el análisis hecho mediante un balance de materia sencillo, pero existe

una forma mas rápida de calcular esta masa de solidos necesaria para incrementar la

densidad del lodo mediante la aplicasion de una formula que consiste en:

mS=V 1∗(d2−d1 )

1−d2

¿S

(3)

Ambas ecuasiones (2 y 3) pueden ser utilizadas de forma indistinta teniendo el único

cuidado de que su aplicasion de deben emplear los datos bajo un mismo sistema de

unidades. Para fines practicos suele usarce formulas distintas que nos expresan los

resultados en unidades empleadas en campo que nos evidan el uso de sistemas de

conversión y están dadas por:

X=350∗¿S∗(d2−d1 )

¿L∗(¿S−d2 ) (4)

Y=100∗(d2−d1 )¿L∗(¿S−d2 )

(3)

Donde :

X= numero de sacos de 100 libras requeridos para incrementar el lodo

Y= incremento del volumen del lodo por la adicción del solido densificante (Bbl)

GEL= gravedad especifica del liquido usado como face continua.

Reduccion de la densidad

De la misma forma que ne la operación de incremento realizando un balance de materia.

Mentra=Msale

Ml1+Mliquido=M2

d1∗V 1+dL∗V L=d2∗V 2

d1∗V 1+dL∗V L=d2∗(V 1+V L)

V L=(d2−d1 )(d L−d2 )

∗V 1

Usualmente se usa para reducir la densidad pero es también común el uso de diesel

como liquido reductor del peso del lodo.

3. Procedimiento.

Prepare dos lodos de densidad 1.035[g/cm3] con 400 [cm3] de agua y bentinita

de 2.3 de GE

Incrementar la densidad de los lodos ya preparados a 1.1[g/cm3] usando :

Baritina de 4.2 de GE

Hematita de 5.2 de GE u otro materia densificante de mayor GE

4. Calculos.

Indicar cuales fueron los cálculos realizados para la preparación de los lodos

(especificar las cantidades de solidos y agua que se usaron en cada operacion)

Determinar el incrementar de volumen del lodo debido a la adicción de barina en

cada densificación.

Solución de los cálculos

5. Cuestionario.

Calcular la presión normal que se espera encontrar a las profundidades de 1809

y 2500 [m] en un pozo suponiendo que la gradiente de presión normal es de

1.104[Kg/cm2/m], suponiendo que se utiliza un lodo de 1.25[g/cm3] de densidad

a esas profundidades. ¿Cuál será la presión diferencial en cada caso?