Salmueras PROTEXA

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

Carretera Vecinal, Ranchera Moctezuma 1era Rancho los Mangos Paraiso, Tab. C.P. 86600 Tel: 933 333 2208, 933 333 4555


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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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:




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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 %.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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)


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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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 )




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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)





Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



FIGURA 4. VOLUMEN ESPECIFICO DE UN 37% SALMUERA DE CLORURO

DE CALCIO A ELEVADAS TEMPERATURAS Y PRESIONES AL CUADRADO

VOLUMEN

ESPECIFICO

(cc/g)


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)





Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



FIGURA 6. VOLUMEN ESPECIFICO DE UN 54% SALMUERA DE BROMURO

DE CALCIO A ELEVADAS TEMPERATURAS Y PRESIONES AL CUADRADO

VOLUMEN

ESPECIFICO

(cc/g)


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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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:




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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








Frmula 1. Do = Dt [ 1 + Ve ( T - 60F ) ]

Do

Frmula 2. Dt = ---------------------------------------

[ 1 + Ve ( T - 60F ) ]




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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)




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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:




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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).




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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.




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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




Tel: 01 (938) 381-45-68 , 86, 60



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

Salmueras PROTEXA

Documents

Transcript of Salmueras PROTEXA