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INTRODUCCION
Los desechos que mayor atención requieren durante las actividades de Perforación son los lodos y ripios de perforación. Los ripios de perforación (enfoque central de la tesis) son los sólidos contenidos en el fluido de perforación que se agregan para controlar las propiedades químicas y físicas del mismo, sumadas las partículas que se desprenden de la formación desde la superficie interior del agujero, dichas partículas son creadas por la acción aplastante y rotatoria del taladro.
1. Definición del Problema
La falta de información disponible acerca del Manejo de los Ripios de Perforación y los pocos o casi ningún Trabajos de Investigación realizados en el País al respecto, y sumada la necesidad de encontrar un método que de aportes positivos y posibles soluciones a los problemas existentes con los actuales sistemas, son algunas de las razones para el desarrollo de éste Proyecto de Tesis.
Alcalinidad excesiva, salinidad y ausencia de estructura física representan las principales limitaciones asociadas a los Ripios de Perforación de la
industria petrolera. Por esta razón es necesario considerar que éstos parámetros deben asegurar niveles de bajo riesgo ambiental.
2. Justificación del Proyecto: El presente estudio es una respuesta a la creciente necesidad de buscar alternativas que nos permitan minimizar el impacto ambiental, permitiendo un desarrollo sustentable de las empresas petroleras en las operaciones de manejo y disposición de ripios de perforación, traduciéndose en un mayor bienestar para el ecosistema y generando un impacto social positivo para la población de la zona de influencia, para tal fin este trabajo presenta los resultados del coagulante y los floculantes o la combinación de floculantes más eficiente que se relacionan necesariamente con las características físico-químico del desecho (Fluido de Perforación) como requisito previo para la aplicación de una nueva tecnología, la del Confinamiento de Ripios en Geotubos o Geo-confinamiento, tecnología no aplicada en la industria del petróleo en el país. 3. Alcance: El desarrollo del presente proyecto será aplicable exclusivamente para el manejo de ripios de perforación provenientes del sistema de fluido base agua de la empresa Qmax Ecuador S.A. El trabajo de campo se realizará en el Bloque Petrolero de Tarapoa operado por la empresa Andes Petroleum Company.
los diferentes sistemas para el tratamiento y disposición de dichos residuos. La evaluación técnica y legal se basará en el cumplimiento de la normativa ambiental vigente para las operaciones hidrocarburíferas en el Ecuador enunciada en el Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas RAOH.
Objetivos Específicos Aplicar la base legal existente y posibles proyecciones legales por parte de la Autoridad Competente en materia de manejo y disposición de residuos de perforación. Recopilar información técnica y social de fuentes confiables que permita establecer la problemática socio - ambiental relacionada con el manejo de residuos de perforación. Identificar los sistemas tradicionales aplicados en la industria. Identificar tecnologías relativamente nuevas o alternativas de poca difusión en el mercado nacional con aplicación para el manejo de Ripios de Perforación Evaluar las ventajas y desventajas operativas entre los sistemas tradicionales y los de poca difusión en el Ecuador para el tratamiento y disposición de sólidos de perforación. Sugerir el mejor sistema en función del análisis técnico legal realizado.
CAPITULO 1
1. RIPOS DE PERFORACION
Introducción Los desechos que mayor atención requieren durante las actividades de perforación son los lodos y ripios de perforación. Se utiliza lodos en base de agua y bentonita (arcilla), con propiedades reológicas adecuadas a los intervalos de profundidad de perforación. Estos componentes deben ser no tóxicos y ciertos de ellos biodegradables (polímeros).
1.1 Definición Los ripios de perforación son los sólidos contenidos en el fluido de perforación que se agregan para controlar las propiedades químicas y físicas del mismo, sumadas las partículas que se desprenden de la formación desde la superficie interior del agujero, dichas partículas son creadas por la acción de la fuerzas de compresión y rotatoria del
Cortes de perforación base petróleo. Cortes de perforación base agua. Fluidos de perforación. Fluidos de Completación. Aguas negras y grises (aguas que provienen de los baños; y las que provienen de los procesos de lavandería y cocina respectivamente). Agua de lluvia.
1.1.1 Generación de Ripios de Perforación El fluido de perforación el cual es una mezcla de líquidos (agua y/o aceite), sólidos disueltos y sólidos en suspensión que tiene propiedades físicas y químicas tendientes a favorecer la perforación, protegiendo las formaciones que se atraviesan es preparado en el pozo y esta compuesto de las siguientes partes:
La fase líquida puede estar constituida por agua dulce, agua salada, salmuera, aceite diesel (destilado medio obtenido en la destilación atmosférica del petróleo crudo), aceite mineral no tóxico (aceite formado por una base obtenida directamente de la destilación del petróleo más unos aditivos que le confieren unas propiedades que mejoran sus prestaciones), aceites sintéticos
(aceite que contiene bases tratadas físico-químicamente obteniendo una base de mayor calidad y prestaciones que el aceite mineral) La fase sólida se compone de materiales viscosificantes naturales ó artificiales (polímeros), densificantes (Barita, Carbonato de Calcio, Barita, Galena, Hematina y Siderita), sales (las mas usadas en el Oriente Ecuatoriano son el Cloruro de Sodio, Cloruro de Potasio, Cloruro de Calcio, sales de Amonio y Nitrato), aire y espuma pueden ser usados para algunas operaciones en los pozos.
Una vez que éste fluido es inyectado al pozo y llega al fondo del pozo arrastra consigo los sólidos desprendidos de la tierra hasta superficie (Sólidos Perforados) producidos durante la operación los cuales se van incorporando al fluido por lo que debe ser acondicionado por el Equipo de Control de Sólidos (ECS) que se encuentra en superficie en locación. La evaluación de estos Sólidos se hace por evaporación de la fracción líquida y se mide en porcentaje donde para tal propósito se utiliza la retorta para su medición y el máximo porcentaje de sólidos perforados no debe superar 8% del volumen total del fluido, siendo 4% un valor óptimo
1.1.2 Efectos de los Ripios sobre el lodo durante la Perforación. Desde el momento en que los ripios son desprendidos de las paredes del hueco hasta que llegan a la superficie, sufren una continua reducción de tamaño debido a la abrasión con otras partículas y la acción de triturar que ejerce la tubería de perforación, es por eso que el área superficial se incrementa en forma exponencial debido a la degradación de los ripios. Esta área específica absorbe líquido, por lo que a mayor área especifica, mayor volumen de líquido es absorbido.
A medida que el tamaño de las partículas de ripios de perforación se reduce por la recirculación hasta alcanzar un tamaño coloidal será mas difícil expulsarlas del sistema es asi que, el efecto relativo de la impregnación del líquido aumenta, por ende, el área específica tiene un gran efecto sobre la viscosidad del lodo, por lo que a mayor área, mayor es la viscosidad.
Fig. 1.3 Volumen vs. Área Superficial; fuente: “Curso de Control de Sólidos”, Brandt prOctubre 2006 oporcionado en
1.1.3 Volumen de Ripios. Hay que recalcar que el volumen de los Ripios nunca es el volumen del hueco, el típico volumen de los ripios es aproximadamente de 1. a 3 veces el volumen del hueco y el volumen del líquido es de 3 a 30 veces el volumen del hueco.
El volumen extra viene de: Degradación de la partícula. Operaciones de Cementación y Completación Washouts del hueco Formaciones Hinchables Aditivos del lodo. Deficiente equipo de control de sólidos (ECS)
Para un pozo cualquiera X calcular el volumen total del Hueco directamente (sin necesidad de hacer conversiones por unidades) se pueden hacer uso de las siguientes ecuaciones:
Ec. 2. ( Rhueco , pu 42 lg) (^0.^0519 ) ( prof , pies ) bbls 2
Ecuación 1, Cristina Ballesteros 2007
Ecuación 2, según Manual de Dowell, Schlumberger, 1994
ment” de Bran
Ec. 1. ( Rhueco , 144 pu lg)^2 (^0.^1781 ) ( prof , pies ) bbls
1.2 Manejo de desechos de perforación Para el manejo de los desechos de perforación en general deben seguirse los siguientes pasos:
Colectar los desechos líquidos y sólidos generados en el sitio que se perforo, para esto usualmente se utilizan tanques de metal, barcazas o cajas
Mover los desechos a un área de Tratamiento, en el área de Fanny en el campo de Tarapoa ésto se lo hace fuera de la locación (ex situ) en los denominados “Centros de Acopio” lo cual ayuda a ahorrar espacio en locación, por lo general son piscinas o celdas de tratamiento impermeabilizadas. Cumplimiento de la Norma Medio Ambiental a aplicarse y verificación de la Normativa Legal en un laboratorio acreditado (se toman muestras
Perforación, fuente: Presentación “Waste Management”, Brandt, p^ Fig. 1.5 Tanques de Metal para la colecta y almacenamiento temporal de Ripios deroporcionado en octubre 2006
las cuales son enviadas a Quito para la verificar el cumplimiento de la Norma.) Disposición Final del Sólido tratado en piscinas impermeabilizadas y no impermeabilizadas.
Las siguientes son algunas de las técnicas que se aplican en la actualidad en cada uno de los pasos para el Manejo de sólidos de perforación y que analizaremos en el capitulo III.
Fig. 1.6. Proceso a seguir de los Ripios de Perforación, Cristina Ballesteros, mayo 2007.
El lodo se devuelve a la superficie por el anulo llevando consigo los cortes o ripios del pozo y luego de pasar por el sistema de remoción de sólidos o Equipo de Control de Sólidos (ECS) parte de él regresa al sistema activo.
Fig.1.7 Circuito del Fluido de Perforación, fuente: Presentación realizada a la clase de Geología del Petróleo II, ESPOL, septiembredel 2006 y modificado por Cristina Ballesteros, mayo 2007
1.4 Selección de Ripios (Control de Sólidos) El principal contaminante en un fluido de perforación lo representan los sólidos generados durante la perforación, los cuales se van incorporando al fluido, y a medida que son recirculados se reduce su tamaño y se dificulta su descarga del sistema. La remoción de éstos sólidos es uno de los aspectos más importantes del sistema de Control de lodo ya que de este depende la eficiencia de la perforación, representando así una significativa porción de todo los costos de perforación.
Los tipos y cantidades de sólidos presentes en el Sistema del Lodo determinan la densidad del fluido, la viscosidad, los geles, el filtrado, la calidad del cake y otras propiedades químicas y mecánicas. Los sólidos y su volumen también tienen influencia en los costos del lodo y el pozo en general, incluyendo factores como rata de perforación ROP, hidráulica, rata de dilución, torque y arrastre, pega diferencial, perdida de circulación, estabilidad del hueco, embolamiento de la broca y el ensamblaje de fondo. Esto a su vez influencia en el tiempo de vida de la broca, bombas y otros equipos mecánicos. Los sólidos presentes en el lodo pueden ser separados dentro de dos categorías:
Debido a que hay partículas extremadamente pequeñas, los tamaños son también expresados en micrones. Un micrón es un millonésimo de un metro (1/1’000000 o 1E-6m). Asi:
La siguiente tabla y figura muestran la clasificación de partículas por su tamaño en micrones.
1 pulg. = 25400 micrones
Tabla 1.8 Clasificación de la Partícula por su tamaño, fuente: “Curso de Control de Sólidos”, Brandt, proporcionado en octubre 2006.
1.4.3 Equipo de Control de Sólidos
1.4.3.1 Zarandas Vibratorias (Shale Shakers) El más importante dispositivo del Equipo de Control de Sólidos (ECS) son las zarandas vibratorias, los cuales son mallas separadoras vibradoras usadas para remover los cortes de perforación proveniente del lodo, remueve grava, arena gruesa y fina con mallas de 24 mesh a 325 mesh y pueden remover cortes relativamente secos. Estos representan la primera línea de defensa contra la acumulación de sólidos. Este equipo mecánico no puede remover limonitas y sólidos coloidales, es así que la dilución y otro equipo son requeridos para sólidos perforados ultra finos.
Fig.1.9 Zaranda Vibratoria, fuente: “Curso de Control de Sólidos 2” de Brandt, proporcionado en octubre 2006
