189862663 1 Equipos de Control de Solidos PDF

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1. EQUIPOS DE CONTROL DE SOLIDOS La función primaria de esta área es remover los recortes indeseables y cualquier gas que haya ingresado al lodo. Las ventajas de la eliminación de los sólidos del lodo son:  Menor desgaste de los elementos que entran en contacto con el lodo: camisas, pistones, válvulas de las bombas de perforación, bombas centrifugas, mangueras, protectores de goma de las barras, etc.  Incrementa la vida útil del trepano (mejor lubricación y refrigeración).  Mejora la penetración.  Costos menores en el tratamiento del lodo.  Los sólidos del lodo aumentan la densidad del mismo y eventualmente pueden dar origen a perdidas de circulación. Los cuales están compuestos por:         

Separador gas del lodo. Zaranda vibratoria. Hidrociclones. Desgasificador (desgasser). Desarenador (desander). Desarcillador (desilter). Limpiador de lodo (mud cleaner). Centrifugas . Fosa de lodo.

1.2. SEPARADOR DE GAS DEL LODO Existen dos métodos básicos para remover los recortes y gases:  El primero utiliza la gravedad para evadir los fluidos a través de la zaranda a la fosa del lodo.  El segundo es mecánico donde los equipos especializados de remoción montados en las partes superiores de los cajones de lodo mueven los recortes indeseables y los gases. El separador de gas de lodo es montado del equipo acondicionamiento próximo a la zaranda vibratoria este es usualmente vertical (algunas veces horizontal) los contenedores del tanque se encuentran unidos con el choque manifold por las altas presiones sobre las líneas. Sus funciones principales son:  Eliminar las grandes cantidades de gas que vienen junto al fluido de perforación  Rescatar algo de fluido de perforación para pasarlo al Desgasificador  Conducir cualquier gas inflamable y/o venenoso hasta una distancia segura del arreglo. 1.3. ZARANDA VIBRATORIA 2

La zaranda vibratoria es usualmente montada al final del primer tanque del lodo, su función primaria es eliminar la fracción más gruesa de los recortes con la finalidad de optimizar el uso de los restantes del quipo de control de sólidos. Una zaranda se compone de una o varias mallas separadas que están montadas en una caja vibratoria que esta movida por un motor eléctrico, el cual a través de poleas o un eje excéntrico (zarandas convencionales) les imprime la vibración necesaria para el proceso de separación de una parte fluida y de los recortes de formación. Existen dos tipos:  El convencional: usa una malla gruesa de 20x20. Aparentemente la malla más fina que puede usar es 30x30.  El de alto impacto: usa una malla fina, normalmente 80x80 se coloca a continuación del vibrador convencional y a nivel más bajo (en desnivel o cascada) En el caso de zarandas de alta vibración esta es dada por dos motores en giros opuestos. Según Overock la capacidad de procesamiento de una zaranda (caudal que la zaranda puede procesar si n botar lodo) depende de una serie de factores que van desde la fabricación de la misma (tipos de zarandas, mallas utilizadas, inclinación de las mallas), formación perforada (arenas, arcillas, etc.), el tipo de lodo usado, del caudal de circulación y de velocidad de penetración. El volumen de lodo que se puede manejar y la capacidad de separación dependen de las revoluciones por minuto (rpm) y la capacidad de retención de las mallas.

1.4. HIDROCICLONES

2

Existen muchos tipos de conos para la remoción de sólidos de diversos tamaños. Todos los separadores de sólidos de tipo como funciona sobre la base del mismo tipo. Los hidrociclones son recipientes de forma cónica en los cuales la energía de presión es transformada en fuerza centrifuga. El lodo se alimenta, por medio de una bomba centrifuga, a través de una entrada que la envía tangencialmente a la cámara de alimentación. Una corta tubería llamada tubo de vórtice se extiende hacia abajo en el cuerpo del cono y fuerza a la corriente en forma de remolino al dirigirse hacia abajo en dirección al vértice es decir hacia el extremo delgad0o del cono. Los hidrociclones están diseñados para separar sólidos de diferentes tamaños, de acuerdo al principio de asentamientos de partículas. El principio básico del funcionamiento consiste en hacer pasar tangencialmente el lodo por la parte superior del cono o ciclón, dando origen a una rotación similar a un torbellino que a la vez crea una fuerza centrifuga que hace que las partículas se concentren hacia la pared del cono. Las partículas de mayor tamaño y densidad se precipitan hacia abajo y son eliminadas al llegar al fondo del cono. El resto del lodo rebosa por arriba y sale por la abertura sobre el vértice. Los hidrociclones tienen diferentes diámetros. El de 6pulgadas elimina la mitad de las partículas de 30 a 35 micrones, el de 4 pulgadas descarte el 50% de las partículas de 15 a 20 micrones y el de 2 pulgadas elimina la mitad de las partículas de 5 a 10 micrones. Los hidrociclones operan eficientemente cuando la descarga es en forma de rocío intermitente. Por el contrario, cuando es en forma de chorro continuo, indica que no se están eliminando los sólidos indeseables y que además se están botando el lodo. En este caso se debe ajustar la presión de operación y la abertura en el fondo del cono. Cuando los conos descargan muy poco están tapados, es necesario destaparlos con la ayuda de una varilla. Generalmente las varillas de soldadura son muy efectivas para estos casos. Existen como metálicos y de poliuretanos. Los de poliuretano son más económicos, manuables y requieren menos mantenimiento que los metálicos. Además, no son afectados por la acción abrasiva de los sólidos pero si por las alta temperaturas. Normalmente a temperaturas mayores de 160ºF se daña la boquilla de descarga. Por esto, es conveniente verificar esporádicamente el estado de deterioro de esta pieza. Finalmente, no es recomendable el uso de hidrociclones para lodos con densidad mayor de 10 lb/gal, excepto cuando los equipos de control de sólidos están operando deficientemente y sea necesario recurrir al sistema por dilución para controlar sólidos.

1.5. DESGASIFICADOR (DESGASSER)

2

El Desgasificador en usualmente montado sobre los cajones del lodo. Su función primaria es continuar removiendo las entradas de gas que aun existen el fluido de perforación. Este Desgasificador emplea el principio de vacio para extraer todo tipo de gas (incluso aire) del lodo de perforación. Se aspira cilíndrico donde se elimina el gas mediante vacio y luego se lo descarga. Las burbujas de gas escapan fácilmente del lodo cuando se hallan próximas a la superficie libre del lodo. Para facilitar el escape en estas circunstancias, se derrama lodo en finas capas sobre placas metálicas. Esto es lo que hace dentro del tanque del Desgasificador. Los gases son removidos porque ellos:  Reducen la densidad del fluido de perforación.  Reducen la eficiencia de la bomba.  Decrecen la presión hidrostática del fluido de perforación.  Incrementan el volumen del fluido.

1.6. DESARENADOR (DESANDER) El desarenador consiste de un numero de conos superpuestos cilíndricos estos remueven pequeñas partículas solidas que pasaron por las mallas de la zaranda vibratoria. El fluido es forzado a pasar por el cilindro bajo presión con las partículas, después es removido y descargado por las fuerzas centrifugas. Un buen funcionamiento de la unidad se puede observar a través de:  Presión de trabajo de 30 a 50 PSI  Flujo de salida en forma de cono invertido  Existencia de un vacio o succión de aire en el centro del cono invertido. La posición correcta de esta unidades colocarla después de las zarrandas y su función principal es eliminar arenas.

1.7. DESARCILLADOR (DESILTER)

2

Es similar al desarenador en cuanto a su operación y función, excepto en que este puede remover partículas de formación muy diminutas. El uso efectivo del desarenador y desarcillador reduce significativamente el gasto de la bomba de lodo. Cantidades reducidas de sólidos de formación en el fluido afectan al sistema entero. Gracias a ellos se utilizaran menos aditivos y químicos incrementándose la velocidad de penetración. El desarcillador está diseñado para remover los sólidos que han sido descartados por el desarenador (partículas mayores de 60 micrones).Los conos son por la general de 4 pulgadas de diámetro y cado uno procesa más o menos de 50 gal/min. A una presión de 40 -50 PSI. El número total de conos de ser suficiente para procesar 125 al 150% del volumen total de lodo en circulación. Es eficiente cuando se perfora con lodos sin baritina, de más o menos 10 Lb/gal. 1.8. LIMPIADOR DE LODO (MUD CLEANER) Si los desechos del desarcillador caen sobre una zaranda vibratoria, el conjunto se conoce con el nombre de mud cleaner o limpia lodo. Esta unidad es utilizada para procesar lodo de alta densidad ya que en la malla utilizada permite recuperar la baritina desechada (material densificante del lodo) por los conos, y eliminar los recortes de formación. La zaranda debe llevar mallas muy finas desde 150 a 270 mesh según sea las condiciones de trabajo. Está diseñado para manejar lodo de 10-18 lb/gal a una presión de 40-45PSI. El principio básico de funcionamiento consiste en hacer pasar la descarga de lodo a través de una malla fina (150-200mesh), recuperar la baritina y eliminar los sólidos indeseables. La malla 200 permite recuperar, según el API, un porcentaje de baritina mínimo del 97%. El mudcleaner puede utilizarse para conservar la fase de cloruro de potasio ó de petróleo cuando se perfora con un lodo que no contenga baritina. Remueve los sólidos perforados mayores de 74-105 micrones antes que se degraden a sólidos ultra finos que causan aumento de viscosidad. Retorna los sólidos más pequeños, incluyendo la baritina, al sistema activo de lodo. Opera en todo el volumen circulatorio.

1.9. CENTRIFUGAS

2

Está diseñada para remover sólidos de baja gravedad especifica y baritina de menos de 3.5 micrones. Elimina a demás, de sólidos, parte de la fase liquida del lodo que contiene material químico en solución, tales como lignosulfonato soda caustica y otros. Las centrifugas de decantación, está compuesta de dos conos, uno externo que gira a baja velocidad y el otro que gira a muy alta velocidad de revolución. Las centrifugas rotan el lodo a altas velocidades separando partículas de acurdo a su peso, estas unidades pueden extraer partículas pequeñas de hasta 2 micrones, lo que incluye material densificante como la baritina, la centrifuga a veces es operada velocidades especificas con el fin de extraer baritina para ser usados; algunas veces se utiliza dos centrifugas, la primera remueve baritina la segunda remueve partículas más finas, de esta manera pueden agregarse al sistema, tiene una capacidad máxima de 20-35rpm y puede ser utilizado con lodo de peso mayor de 13 lb/gal

2. THE BRANDT COMPANY

2

El buen control de sólidos ha aumentado en importancia, pero eso no significa que haya aumentado su complejidad. Desde su comienzo en 1971, la compañía Brandt ha dedicado todos sus recursos y aptitudes para mejorar y simplificar la tecnología del control de sólidos. Como resultado, fabrica y vende uno de los surtidos más completos de equipos para el control de sólidos y tratamiento mecánico, desde agitadores hasta sistemas auto contenidos para el control de sólidos. Mientras los productos Brandt han desarrollado una gran reputación por su fuerte construcción y simplicidad de operación y mantenimiento, la compañía misma se ha dado a conocer por sus innovaciones técnicas, asistencia en aplicaciones y servicio al cliente. Cualesquiera que sean las necesidades, un representante de ventas o de arrendamiento de la compañía Brandt puede ayudar a simplificar y mejorar su programa de control de sólidos, y ahorrar en el costo del lodo. Y debido a que puede suministrar todo el equipo para el manejo de lodo que se pueda necesitar, para simplificar toda la operación, especialmente cuando se trata de servicio. 2.2. ESQUEMAS DE LOS EQUIPOS DE THE BRANTDT COMPANY

EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS SIN DENSIFICAR 100 PORCIENTO DEL VOLUMEN TOTAL

90

RIPIO SOLIDOS COMERCIALES

80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

10

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

420

440

460

480

TAMAÑO DE PARTICULAS EN MICRONES

2

EQUIPO PARA EL CONTROL DE SOLIDOS EN LODOS DENSIFICADOS

PORCIENTO DEL VOLUMEN TOTAL

90 RIPIO SOLIDOS COMERCIALES DE BARITA

80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

60

80

100

120

140

160

180

200

220

420

440

460

480

TAMAÑO DE PARTICULAS EN MICRONES

3. SEPARADORES ESTÁNDAR Los separadores estándar Brandt de un solo tamiz reducen el costo de lodo y disminuyen el mantenimiento de la bomba de lodos. Los altos regímenes de flujo aceleran las operaciones de perforación, según se indica en el grafico. Los tamices son fáciles de obtener y de intercambiar y para conveniencia y rapidez, la tensión puede graduarse de un solo lado. Los componentes estándar de eje y cojinete también se gradúan y mantienen fácilmente. Para mayor seguridad del operario, todos los separadores estándar tienen mecanismo vibrador protegido, accionada por correa. Los separadores se ofrecen en modelos pequeños, sencillos y dobles. Las superficies de las piezas estructurales de los separadores Brandt estándar son curvas para reducir la adherencia y la acumulación de lodo. 3.1.

ESPECIFICACIONES DIMENSIÓN TOTAL (en, mm)

MODELO

ANCHURA

LONGITUD

ALTURA

Peso Aproximado (lbs, Kg)

Entrada DE (en, mm)

PEQUEÑA

44

1118

50

1270

41½

1054

980

445

6

152

SENCILLA

64½

1638

79

2006

44

1118

1800

816

10

254

DOBLE

146½

3718

82

2083

46

1168

4200

1905

12

305

3.2. 3.2. 3.2. 3.2. 3.2.

REGIMENES DE FLUIDOS

2

Seleccione el peso del lodo en la escala horizontal inferior; luego, seleccione el régimen de flujo en la escala vertical izquierda. La malla Unidad adecuada del tamiz se indica con la línea diagonal arriba de la Sencilla intersección del peso de lodo con el régimen de flujo.

Galones por Minuto Unidad Pequeña

Unidad Sencilla

500

1000

2000

375

750

1500

B20,

250

500

1000

S18

125

250

500

S10

S24 B40,

Peso del lodo (lb/gal)

3.3. GRAFICOS DE LOS SEPARADORES

4. SEPARADORES BRANDT DE TAMICES EN TANDEM

2

Los separadores Brandt de tamices en tándem, para el control positivo de sólidos, son los favoritos de las empresas petroleras y de los contratistas de perforación en todo el mundo por su capacidad para manejar grandes volúmenes y porque requieren poco mantenimiento. Todas las unidades incorporan tamices horizontales y un movimiento positivo orbital, para optima separación de los líquidos y sólidos sin sacrificar el acarreo de los cortes. Los dos tamices están instalados en la parte inferior para proporcionar un área de colador mas efectiva y mayor duración de los tamices. Ambos son fáciles de inspeccionar y reemplazar. Al igual que los separadores Brandt estándar, los tamices pueden cambiarse en menos de cinco minutos porque tienen una barra tensora fija y otra graduable. Además de unidades sencillas, dobles y triples, también suministramos separadores para usos especiales incluso el DT/ST, el cual consiste en un separador doble de tamices e tándem y el DS/DT, que es un separador estándar doble instalado sobre un separador doble de tamices en tándem. 4.1. ESPECIFICACIONES Dimension Total (en, mm) Modelo Sencilla Doble Triple DT/ST DS/DT

Anchura 72 *153 232 213 153

2026 3886 5893 5410 3886

Longitud 79¾ 82 82 82 91½

2026 2083 2083 2083 2324

Altura 52⅝ 52⅝ 64 92⅝ 86

1337 1337 1626 2353 2184

Peso Entrada DE Aproximado (en, mm) (lbs, kg) 2865 1300 10 254 5400 2449 12 305 8600 3901 14 356 11400 5171 12/10* 305/254* 9600 4355 14 356

4.2. REGIMENES DE FLUJO Galones por Minuto Unidad Unidad Unidad Simple Doble Triple

800 700 600 500 400 300 200 100 50 25

1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 100 50

Seleccione el peso del lodo en la escala horizontal inferior; luego, seleccione el régimen de flujo en la escala vertical izquierda. La malla adecuada del tamiz se indica con la línea diagonal directamente arriba de la intersección del peso de lodo con el régimen de flujo. El tamiz superior deberá ser uno o dos tamaños más grandes.

2400 2100 1800 1500 1200 900 600 300 150 75 10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

4.3. GRAFICOS DE LOS SEPARADORES BRANDT

2

5. DEPURADORES

DE LODO BRANDT

2

Para ahorrar barita en lodos densificados y para conservar los costosos fluidos, además de reducir los volúmenes de desechos en lodos sin densificar, el depurado de lodos Brandt es parte importante del sistema de control de sólidos. Su uso resulta en costra del lodo de mejores características, menos abrasión, menos viscosidad del lodo y muchas otras ventajas. Fabricado en unidades sencillas y dobles, el depurador de lodos Brandt incorpora una malla ultrafina apareada al régimen de flujo de los ocho hidrociclones. La unidades estándar puede procesar 400 gmp., pero pueden fabricarse unidades especiales de hasta 16 hidrociclones sobre un tamiz sencillo para procesar 800 gpm. Los conos de las removedoras de limo también pueden usarse por separado. El tamiz pre tensionado y visible en todo momento, puede cambiarse sin necesidad de graduar. La forma rectangular del tamiz y de la canasta permite máxima descarga de sólidos a través del frente de la unidad. Un dispositivo patentado para limpieza del tamiz evita se obturación y le ayuda a sostener el peso del lodo. 5.1. ESPECIFICACIONES Modelo

Regímenes de Flujo

Simple Doble

400 800

1514 3028

Dimension Total (pg, mm) Anchura 74 159

1880 4039

Longitud 53 53

1346 1346

Altura 70.75 70.75

1797 1797

Peso Aproximado (lbs, kg) 3800 1724 7600 3447

5.2. GRAFICO DEL DEPURADOR DE LODO Para asegurar la presión de carga adecuada para los hidrociclones, brandt ha creado un singular calibrador Feed Gauge, es fácil de leer y ayuda a determinar con facilidad la presión de carga adecuada para varias densidades del lodo. El Feed Gauge adaptable a unidades de hidrociclones de otras marcas.

6. DESARENADORAS Y REMOVEDOREAS DE LIMO

2

Las desarenadoras y removedoras de limo Brandt eliminan eficazmente del sistema de lodos los sólidos finos de perforación. Emplean los hidrociclones diseñados especialmente y fabricados de material polimérico durable desarrollado exclusivamente para la Brandt Company. Estos hidrociclones toleran altas temperaturas y se reemplazan a bajo co...