Sección A8 Lubricidad
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1. n de metal con metal metal con arenisca y metal con lutita a temperaturas hasta de 121 C 250 F con presi n y par variable bajo control automatizado SECCI N A8 Figura 1 Probador de lubricidad de HLT de Westport MI Drilling Fluids A8 2 2 Fluidos y condiciones de prueba Se realizaron pruebas de lubricidad de HLT en una serie de mezclas de salmueras de formiatos de cesio y potasio con densidad que vari de 1 60 a 2 28 g e 13 34 a 19 0 ppg 1 Se hicieron pruebas al agua y esta se us como medici n de referencia Las pruebas consistieron en Metal con metal El cilindro de prueba met lico se compone de acero al carbono dureza de Rockwell C 37 y tiene 7 6 cm 3 pulg de longitud por 6 4 cm 2 5 pulg de di metro La inserci n met lica se compone de una secci n cortada de tuber a N 80 de 11 4 cm 4 5 pulg e Metal con arenisca Contacto de metal con arenisca Berea 200 mD Metal con lutita Contacto de metal con lutita Pierre Il e Las pruebas se realizaron a temperaturas de 24 66 93 y 124 C 75 150 200 y 225 F La presi n de celda fue de 1 72 MPa 250 psi A8 2 3 Procedimiento de prueba Se calibr el probador de lubricidad de HLT con agua En todas las mediciones se us un contacto de 150 rpm y 75 Ibf Se hizo circular cada muestra con velocidad de flujo constante de 2 gpm durante cada prueba Cada prueba de COF se realiz con el protocolo de prueba del aparato HLT Cada prueba se efectu2. con metal y de metal con arenisca de los fluidos basados en formiato con el probador de lubricidad de alta presi n HLT en el Westport Technology Center en Houston y en la plataforma de pruebas de lubricidad de BP en Sunbury Adem s de estas pruebas a gran escala tambi n se han realizado otras con el probador de lubricidad de Baroid que se aplica t picamente en la industria como medici n de primera pasada S lo la lubricidad de las salmueras de formiato se analiza en este cap tulo El efecto de a adir lubricantes a fluidos de perforaci n basados en formiatos se comenta en la secci n B5 Compatibilidad con aditivos A8 2 Pruebas de lubricidad de probador de lubricidad HLT A8 2 1 Descripci n del instrumento El probador de lubricidad de HLT del Westport Technology Center en Houston es el resultado de un proyecto industrial conjunto de MI Drilling Fluids y BP Exploration para desarrollar un instrumento que mida el coeficiente de fricci n de los fluidos de exploraci n bajo condiciones de campo simuladas El instrumento desarrollado hacia fines de la d cada de 1980 figura 1 es ahora de propiedad y operaci n conjuntas de MI Swaco y Westport Technology Center International Los resultados obtenidos con este instrumento se han verificado con datos de campo y hoy se lo considera como norma de la industria El probador de lubricidad est apoyado sobre una base de torno y se dise para medir el coeficiente de fricci
3. en una serie de nueve repeticiones con 50 puntos de datos por serie y en promedio 25 lecturas por punto de datos Se determin el COF como el promedio de cada prueba A8 2 4 Resultados Los resultados de la prueba tabla 1 indican que las salmueras de formiatos de potasio y cesio as como sus mezclas tienen lubricidad muy alta lo que reduce significativamente los valores del coeficiente de fricci n COF en comparaci n con los del agua tabla 2 Tambi n se compararon los valores promedio del coeficiente de fricci n contra los del agua con la reducci n porcentual mostrada VERSI N 1 07 07 SECCI N A PROPIEDADES F SICAS Y QU MICAS CABOT SPECIALTY FLUIDS Tabla 1 COF de mezclas de fluidos de formiatos de potasio y cesio medido con el probador de lubricidad HLT y el probador de lubricidad de Baroid KCsFo KCsFo KCsFo KCsFo e de Salmuera Agua 1 60 g e 1 77 g e 1 94 g e 2 11 g e 2 28 g e 13 3 ppg 14 8 ppg 16 2 ppg 17 6 ppg 19 0 ppg Metal con metal TA 24 C YH 0 3640 0 1391 0 1437 0 1446 0 1561 0 1227 66 C 150m 0 3595 0 1745 0 1496 0 1526 93 C 200 F 0 3647 0 1963 0 1705 0 1661 IOG 220 0 3399 0 1802 0 1856 0 1857 Baroid L M 0 355 0 075 0 103 Metal con arenisca i E E i al 24 C KSE 0 5209 0 1281 0 0944 0 1267 66 C 1502F 0 5299 0 1589 0 1303 OSO 93C 200 F 0 5267 0 1723 gt 0 1313 0 1513 IAC 225 0 4970 0 1695 0 1318
4. se refiera CABOT NO SE HACE RESPONSABLE DE GARANT A ALGUNA EXPRESA O T CITA YA SEA DE COMERCIALIZACI N O IDONEIDAD PARA UN PROP SITO PARTICULAR EN CUANTO A i LA INFORMACI N ii CUALQUIER PRODUCTO O iii VIOLACI N DE PROPIEDAD INTELECTUAL Por el presente documento CABOT no se hace responsable ni acepta responsabilidad alguna en ning n caso en caso de da os de cualquier tipo en relaci n con el uso o la fiabilidad de esta informaci n o de cualquier producto con el que se encuentre relacionada O 2007 Cabot Corporation MA EE UU Todos los derechos reservados CABOT es una marca comercial registrada de Cabot Corporation VERSI N 1 07 07 SECCI N A8 CABOT SPECIALTY FLUIDS MANUAL T CNICO DE FORMIATOS A8 1 Introducci n Con el aumento en el alcance extendido y la perforaci n horizontal la necesidad de factores de par y arrastre bajos se est volviendo m s imperativa A su vez la lubricidad de los fluidos es un factor cada vez m s importante en la elecci n del fluido ptimo para la Operaci n Existen varias herramientas distintas para medir la fricci n en el laboratorio La calidad de los resultados var a mucho Se ha demostrado que el equipo de laboratorio grande o a escala normal proporciona los resultados m s precisos El coeficiente de fricci n COF se define como la raz n de la fuerza de fricci n est tica o cin tica sobre la fuerza normal Se han medido los coeficientes de fricci n de metal
5. 0 1813 Metal con lutita 24 C OR 0 4524 0 1574 0 1442 0 1358 0 1588 0 1590 66 C 150 0 6276 0 2107 0 1854 0 2066 93C 200 F 0 5859 0 2190 0 2459 0 2395 107 C 2251 0 5750 Ai 0 2587 0 2506 Tabla 2 Reducci n porcentual del COF respecto al del agua para mezclas de formiatos de potasio y cesio medida con el probador de lubricidad HLT KCsFo KCsFo KCsFo KCsFo eS q Salmuera 1 60 g e 1 77 g e 1 94 g e 2 11 g e 2 28 g e 13 3 ppg 14 8 ppg 16 2 ppg ANT TAI 19 0 ppg Metal con metal i 24 C KSRF Sile 60 52 69 98 AZ 66 29 66 C 1502F 51 46 58 39 OOO 93 C 200 F 46 17 53 25 54 46 107 C LAS 46 98 45 40 45 37 24 C Ue 15 41 81 88 175 68 66 C 15075 70 01 75 41 70 62 938 C 200 F 67 29 KOOK TUZU 107 C 229 65 90 73 48 63 46 24 C Si 65 21 68 13 66 00 64 90 64 85 66 C 150 66 43 70 46 67 08 93C 200 F 62 62 58 37 Saiz 107 C 2290 62 14 55 01 56 42 Las reducciones ocurren en los intervalos de 46 a 66 metal con metal de 63 a 82 metal con arenisca y de 55 a 70 metal con lutita Estas tendencias a COF bajos se observaron con todas las temperaturas de prueba VERSION 1 07 07 salmueras de formiatos tabla 3 SECCI N A8 La comparaci n contra fluidos de perforaci n basados en agua aceite y compuestos sint ticos todos ellos formulados con l
6. CABOT SPECIALTY FLUIDS MANUAL T CNICO DE FORMIATOS PROIE D a DU MICAS Secci n AS Lubricidad A81 A O 2 A8 2 Pruebas de lubricidad del probador de lubricidad de alta presi n HLT 2 A821 Descripci n de si Mco 2 AS 2 2 M RU IcdOsycondicioOnes de pue O 2 A8 2 3 Procedimiento de prueba ccoconcononncnanano senne renine erene iEneas 2 A824 Resultados isa 2 A8 3 Pruebas de lubricidad del probador de lubricidad de Baroid 4 A8 4 Pruebas de lubricidad del probador de lubricidad de carga lateral de BP ASAS Descripci n delinStr menmto eere eae A8 4 2 Fluidos y condiciones de prueba A8S 4 3 Procedimiento de prueba cacon rare tease 4 A8 4 4 Resultados de la pruebas ona conn e oneddes 4 Ar a none 4 El Manual t cnico de formiatos se actualiza de manera continua Para verificar si existe una versi n m s reciente de esta secci n visite el sitio www salmuerasdeformiato com manual CABOT creating what matters Specialty Fluids AVISO Y DESCARGO DE RESPONSABILIDAD Los datos y las conclusiones que figuran en este documento se basan en trabajos que se consideran confiables sin embargo CABOT no puede garantizar ni garantiza que otros obtengan resultados y o conclusiones similares Esta informaci n se proporciona para su conveniencia y a fines meramente informativos No se otorga garant a alguna ya sea expresa o t cita en lo relativo a esta informaci n o cualquier producto al que
7. Todas las pruebas se realizaron a la temperatura est ndar de 25 C 77 F El calentamiento por fricci n hizo que la temperatura real aumentara a 30 C 86 F e Duraci n Cada prueba se realiz durante 15 minutos Se observ que esta duraci n produc a resultados estables El procedimiento general se inici con una corrida de 2 minutos sin peso para encontrar el par de tara Luego se aplic una carga lateral de 31 kg 68 3 lb durante 15 minutos seguida de un descanso de dos minutos para restablecer el par de tara Despu s se continu la corrida con una carga lateral de 21 kg por 15 min seguida de descanso de dos minutos y finalmente de una carga lateral de 11 kg por 15 minutos Se calcul el COF promedio con base en el promedio de los ltimos tres minutos de cada carga A8 4 4 Resultados de la prueba Los resultados para las salmueras de formiatos se muestran en las figuras 2 y 3 Como se esperaba el coeficiente de fricci n de salmueras de formiatos espec ficas depende de la concentraci n A concentraciones altas los formiatos de potasio y de cesio tienen tanta lubricidad como los lodos a base de petr leo A concentraciones m s bajas t picamente del formiato de sodio y el intervalo de densidad bajo de los formiatos de sodio y potasio las salmueras de formiatos se benefician con la adici n de un lubricante consulte la parte B de este manual En el caso de todos los sistemas de salmueras evaluados
8. en este estudio se lleg a la conclusi n de que la lubricidad de la salmuera se pod a correlacionar ptimamente con su viscosidad La lubricidad fue m s alta al incrementar la viscosidad de la salmuera Es importante se alar que esta relaci n se aplica a la viscosidad de la salmuera de formiato en s no a la viscosidad aparente del fluido Por lo tanto el simple hecho de hacer m s viscosa una salmuera de formiatos no mejora necesariamente su lubricidad En el caso particular del formiato de cesio dada una densidad la lubricidad de la mezcla de formiatos de potasio y cesio es mejor que la del fluido de formiato de cesio diluido Referencias 1 Hoja de c lculo Friction Coefficient xls Westport Technology Center International 2 Pingitzer G Lubricity of Drilling and Completion Fluids The Influence of metal type on friction Tesis de maestr a Universidad de Leoben Austria VERSI N 1 07 07 SECCI N A PROPIEDADES F SICAS Y QU MICAS CABOT SPECIALTY FLUIDS Agua pura A A Formiato de potasio acero dulce 0 70 0 60 COF 0 00 1 1 1 12 1 3 1 4 1 5 1 6 Gravedad espec fica g e E 31 kg de carga lateral 21 kg de carga lateral ME 11 kg de carga lateral Figura 2 COF de metal con metal para el formiato de potasio como funci n de la concentraci n de la salmuera para acero dulce Las mediciones se realizaron con el probador de lubricidad de Sunbury Agua
9. jinetes lineales y se puede mover de un lado a otro La longitud de contacto del tubo y el v stago es de 74 1 cm 2 43 pies Se aplican cargas laterales con un sistema de poleas al tubo de modo que el interior de ste ejerza presi n contra el v stago de acero Un motor neum tico en el extremo superior alimenta al v stago Un transductor de fuerza de rotaci n que se monta entre el motor neum tico y el v stago registra el par Se vigila la velocidad de rotaci n con un tac metro El sistema de circulaci n de lodos consiste en un vaso con volumen de casi 6 litros 1 32 gal que se puede Calentar a 65 C 149 F El lodo circula a trav s del anillo de abajo hacia arriba Una unidad de registro captura datos de la plataforma par temperatura y velocidad de rotaci n A8 4 2 Fluidos y condiciones de prueba Se han realizado pruebas con diversas concentraciones de las tres salmueras de formiatos 2 as como con otras salmueras Se diluyeron las salmueras con agua desionizada P GINA 4 SECCI N A8 A8 4 3 Procedimiento de prueba e Velocidad de rotaci n de 120 rpm condici n de campo Tasa de bombeo 7 12 Ipm 1 89 gom Equivalentes a 1 892 70 Ipm 500 gpm en el campo Se demostr que las variaciones tienen impacto m nimo e Cargas laterales 31 21 y 11 kg Representativo de condiciones de campo verdaderas Se us un v stago recto se demostr que las variaciones tienen impacto m nimo e Temperatura
10. pura Formiato de cesio acero dulce COF 1 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 2 1 2 2 2 3 Gravedad espec fica g e i 31 kg de carga lateral 21 kg de carga lateral fr 11 kg de carga lateral Figura 3 COF de metal con metal para el formiato de cesio como funci n de la concentraci n de la salmuera para acero dulce Las mediciones se realizaron con el probador de lubricidad de Sunbury VERSION 1 07 07 SECCI N A8
11. ubricantes tambi n confirman el coeficiente de fricci n muy bajo de las CABOT SPECIALTY FLUIDS MANUAL T CNICO DE FORMIATOS Tabla 3 Lubricidad de varios tipos de fluidos determinada mediante el uso del probador de lubricidad HLT puido Ea AA Base de agua 15 0 Ipg 0 264 0 338 Base di sel varios pesos 0 180 0 223 Base mineral varios pesos 0 223 0 231 Base sint tica varios pesos 0 181 0 253 Formiatos de cesio y potasio 0 162 0 144 COF promedio a lo largo de varios a os medidos con el mismo instrumento COF promedio en todas las temperaturas A8 3 Pruebas de lubricidad del probador de lubricidad de Baroid Tambi n se evaluaron las mezclas de formiatos de potasio y cesio mencionadas arriba con el probador de lubricidad de Baroid de conformidad con los procedimientos de API Los par metros de prueba fueron 60 rpm contacto metal con metal y 150 pulgadas libra de par La corrida de cada prueba dur 5 minutos Los resultados de estas pruebas se presentan en la tabla 1 A8 4 Pruebas de lubricidad del probador de lubricidad de carga lateral de BP A8 4 1 Descripci n del instrumento El dispositivo de prueba de lubricantes Sunbury es un modelo a escala peque a de una plataforma de perforaci n La tuber a de perforaci n se reemplaza con un v stago de acero de 1 de di metro externo que gira dentro de un tubo de acero de 1 2 de di metro interno El tubo est apoyado sobre co
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