Los fluidos de perforación son parte integral del proceso de perforación y, entre otras funciones, sirven para lubricar y enfriar la broca, así como para transportar los detritos de perforación fuera del pozo. Estos fluidos son una mezcla de varios productos químicos en una solución a base de agua o aceite y pueden ser muy costosos de producir. Por razones ambientales y para reducir el costo de las operaciones de perforación, las pérdidas de fluido de perforación se minimizan al eliminarlos de los detritos de perforación antes de desecharlos. Esto se hace utilizando una multitud de máquinas y tanques especializados.
Las zarandas vibratorias son la principal herramienta de separación de sólidos en una plataforma. Después de regresar a la superficie del pozo, el fluido de perforación usado fluye directamente a las zarandas vibratorias, donde comienza a procesarse. Una vez procesado por las zarandas vibratorias, el fluido de perforación se deposita en los tanques de lodo, donde otros equipos de control de sólidos comienzan a eliminar los sólidos más finos. Los sólidos eliminados por la zaranda vibratoria se descargan por el puerto de descarga en un tanque de retención separado, donde esperan un tratamiento o eliminación posterior.
La mayor parte de la industria de perforación considera que los agitadores de esquisto son el dispositivo más importante en el sistema de control de sólidos, ya que el rendimiento de los equipos sucesivos se relaciona directamente con la limpieza del fluido de perforación tratado.
Los registradores de lodo suelen salir y revisar los agitadores para ver si hay muestras de roca que hayan circulado desde el fondo. Separan la roca del fluido de perforación y la llevan a un laboratorio en el lugar donde secan las muestras y las etiquetan según la profundidad. Luego observan las muestras y analizan qué tipo de roca tienen a una determinada profundidad. Esto ayuda a determinar a qué profundidad se encontró ese tipo de roca.
Estructura
Los agitadores de esquisto constan de las siguientes partes:
Tolva : la tolva, comúnmente llamada "base", sirve como plataforma para el agitador y como bandeja de recolección del fluido procesado por las mallas del agitador, también conocido como "rebosadero". La tolva se puede pedir de acuerdo con las necesidades del fluido de perforación, también conocido como sistema de "lodo". Puede venir en diferentes profundidades para acomodar mayores cantidades de fluido de perforación, así como tener diferentes puertos para devolver el rebosadero al sistema de lodo.
Agitador de pozos petrolíferos
Alimentador : el alimentador es esencialmente una bandeja de recolección para el fluido de perforación antes de que sea procesado por la zaranda. Puede venir en muchas formas y tamaños diferentes para adaptarse a las necesidades del sistema de lodo. El alimentador más comúnmente utilizado se conoce como alimentador de vertedero. El fluido de perforación ingresa al alimentador generalmente a través de una tubería soldada a la pared exterior cerca del fondo del tanque del alimentador. Llena el alimentador hasta un punto predeterminado y, como el agua que fluye sobre una presa, el lodo (fluido de perforación) se derrama sobre el vertedero y sobre el área de cribado de la zaranda. Este método de alimentación de la zaranda es el más utilizado debido a su capacidad para distribuir uniformemente el lodo a lo largo de todo el ancho de la zaranda, lo que permite el uso máximo del área de la plataforma de cribado de la zaranda.
Algunos alimentadores pueden estar equipados con una válvula de derivación en la parte inferior del alimentador que permite que el fluido de perforación evite la canasta vibratoria y vaya directamente a la tolva y regrese al sistema de lodo sin ser procesado por las mallas vibratorias.
Cesta de la pantalla : también conocida como "cama" de la pantalla, es la parte más importante de la máquina. Es responsable de transferir la intensidad de agitación de la máquina, medida en "G", mientras mantiene el movimiento de "agitación" uniforme en toda la cesta. Debe hacer todo eso mientras mantiene las pantallas firmemente en su lugar, eliminando el desvío de sólidos perforados a la tolva y permitiendo una fácil operación y mantenimiento de la máquina. Diferentes marcas de agitadores tienen diferentes métodos para cumplir con estas demandas mediante el uso de aparatos de tensión de pantalla especializados, sellos de goma alrededor de las pantallas, refuerzo de la cesta para limitar la flexión, montajes de flotador de goma en lugar de resortes, sellos de plataforma de goma y ubicación selectiva del vibrador.
Nuevos agitadores de esquisto
Mecanismo de inclinación de la cesta : la cesta del agitador debe poder cambiar su ángulo para adaptarse a distintos caudales de fluidos de perforación y maximizar el uso del lecho agitador; aquí es donde el mecanismo de inclinación juega un papel importante. El fluido de perforación que fluye sobre el lecho agitador se divide en dos categorías:
Piscina: Es el área de la plataforma de cribado que consiste principalmente de fluido de perforación con recortes de perforación suspendidos en su interior.
Playa: Es el área donde se ha eliminado en su mayor parte el líquido de los recortes y estos comienzan a verse como un montón de sólidos.
Como regla general, la playa y la piscina se mantienen en una proporción de 80% piscina y 20% playa, esto, por supuesto, puede cambiar dependiendo de los requisitos de sequedad de corte y caudales.
Actualmente se utilizan diversos mecanismos de angulación que varían de hidráulicos a neumáticos y mecánicos. Se pueden controlar desde un solo lado del agitador o deben ajustarse individualmente en cada lado. Los mecanismos de angulación mecánicos pueden ser muy confiables y, a menudo, requieren menos mantenimiento, pero generalmente requieren más tiempo para funcionar que sus contrapartes hidráulicas o neumáticas, mientras que los mecanismos de angulación hidráulicos/neumáticos son mucho más rápidos de operar y requieren menos medios físicos para su funcionamiento.
Vibrador : es el dispositivo que aplica la fuerza vibratoria y el tipo de movimiento al lecho vibratorio. Un vibrador es un motor especializado construido con el propósito de vibrar. Si bien contiene un motor eléctrico para proporcionar el movimiento rotatorio, utiliza un conjunto de pesos excéntricos para proporcionar una fuerza omnidireccional. Para producir el movimiento lineal adecuado, se agrega un segundo vibrador contrarrotante en paralelo al primero. Esto es lo que nos da el movimiento lineal, la agitación de "alta gravedad" de la canasta.
Los recolectores de lodo recogen muestras de los agitadores
Algunas zarandas vibratorias vienen con un tercer motor opcional en el lecho vibratorio. Este motor se utiliza con mayor frecuencia para modificar el movimiento elíptico de la canasta, haciéndolo más circular y, por lo tanto, "suavizando" el movimiento, pero tiene el costo de una menor fuerza G y una transferencia más lenta de los recortes. Este movimiento se utiliza generalmente para sólidos pegajosos. La zaranda vibratoria de esquisto NOV Brandt VSM 300 es la primera zaranda vibratoria de movimiento elíptico equilibrado del mundo. [1]
Paneles de pantalla vibratoria
Una pantalla vibratoria consta de las siguientes partes:
Agitador de plataforma petrolífera
Marco de pantalla : al igual que un lienzo para pintar, una pantalla debe apoyarse en un marco para poder realizar su función. Este marco difiere entre los fabricantes tanto en el material como en la forma. Los marcos de pantalla pueden estar hechos de materiales como tubos de acero cuadrados, láminas de acero planas, compuestos de tipo plástico o pueden simplemente apoyarse en los extremos con tiras de acero (una idea similar a un pergamino). Estos marcos consisten en un perímetro exterior de forma rectangular que se divide en pequeños paneles interiores individuales. Estos paneles más pequeños difieren en forma de un fabricante a otro y se sabe que vienen en formas como cuadrada, hexagonal, rectangular e incluso triangular.
Estas formas de paneles diferentes se utilizan en un intento de reducir la cantidad de paneles en cada marco, pero aún así proporcionar la máxima rigidez y soporte para la malla unida a ellos. El propósito de reducir estos paneles es maximizar el área de cribado utilizable, ya que las paredes de cada panel se interponen en el camino de la malla y evitan que se use, esto se conoce como "obturación". El área de cribado no obturada de una criba vibratoria se utiliza ampliamente como una característica de venta; cuanto más superficie de criba tenga disponible para trabajar, más eficiente será su criba y, por lo tanto, podrá manejar una mayor cantidad de fluido.
Malla de malla : al igual que el hilo se teje para crear una tela, el alambre de metal se puede tejer para crear una tela metálica. La malla de malla ha evolucionado a lo largo de muchos años de fabricación competitiva de mallas, lo que ha dado como resultado una tela muy delgada pero resistente diseñada para maximizar la vida útil y la conductancia de la malla, así como para proporcionar un punto de corte uniforme. Para aumentar la conductancia de una malla de malla, debe minimizar la cantidad de material que se interpone en el camino, esto se hace ya sea reduciendo el diámetro del alambre o tejiendo la tela para producir aberturas rectangulares. Las aberturas rectangulares aumentan la conductancia de las mallas y minimizan el efecto en su punto de corte, mientras que las aberturas cuadradas proporcionan un punto de corte más uniforme pero ofrecen una conductancia menor.
Para maximizar la vida útil de la pantalla, la mayoría de los fabricantes construyen sus pantallas con múltiples capas de malla sobre una tela de soporte muy resistente para proteger aún más la tela contra la carga de sólidos y el desgaste. Las múltiples capas de malla actúan como un mecanismo de desobstrucción que empuja las partículas de tamaño similar que pueden quedar atrapadas en las aberturas hacia afuera de la malla, lo que reduce los problemas de obstrucción y mantiene la superficie de la pantalla disponible para su uso.
Agente aglutinante : el agente aglutinante es el material utilizado para unir la malla al marco de la pantalla, está diseñado para maximizar la adhesión a ambos materiales y al mismo tiempo poder soportar altas temperaturas, vibraciones fuertes, recortes abrasivos y fluidos de perforación corrosivos.
Las pantallas compuestas de plástico tienden a no utilizar adhesivos, sino que calientan la malla y la funden en el marco de la pantalla para formar una unión.
Tecnología de cribado modular : uno de los avances más recientes en la tecnología de cribado de yacimientos petrolíferos nos ha traído el "cribado de paneles modulares". Esta tecnología es un diseño innovador en el que la superficie de la criba se divide en secciones de rejilla de paneles modulares, de modo que las secciones dañadas se pueden reparar individualmente para prolongar la vida útil de la criba. Tradicionalmente, una criba se desecha por completo cuando solo el 15 % del área de la criba está dañada; este enfoque desperdicia más del 85 % del área de la criba no dañada, así como el marco. Para la actividad de yacimientos petrolíferos en entornos remotos, la reducción de desperdicios y logística resultó ser un beneficio significativo.
Tecnología de tamiz piramidal : esta tecnología es un método para aumentar el área de tamizado de un agitador de esquisto sin la necesidad de construir máquinas más grandes. Cuando se ven de lado, estos tamices parecen cartón corrugado, con una base plana y formas onduladas en la parte superior. Estas ondas están diseñadas para aumentar el área de superficie del panel del tamiz al acumularse hacia arriba en lugar de hacia afuera, maximizando así el área de superficie del tamiz sin la necesidad de construir tamices agitadores más grandes y, a su vez, agitadores más grandes, pesados y costosos.
Existen numerosos estudios comprobados de Derrick Solutions respecto al motivo del rendimiento mejorado de estas pantallas 3D, tales como:
Al aumentar el área de cribado de cada panel, la carga se transfiere a una mayor superficie y, por lo tanto, el desgaste tiende a disminuir en comparación con otras pantallas.
La forma corrugada de las pantallas favorece que los sólidos se depositen en los valles de la pantalla, manteniendo los picos de la pantalla disponibles para procesar el fluido de perforación.
Los valles cónicos, mientras se mueven bajo altas fuerzas G, aplican una fuerza de compresión sobre los sólidos similar a cuando se escurre un paño para extraer líquido.
Aumentar la superficie del agitador permite utilizar mallas más finas en etapas más tempranas del proceso de perforación, manteniendo al mismo tiempo tasas de flujo y de penetración aceptables, eliminando de manera eficaz los sólidos perforados dañinos antes de que puedan comenzar a desgastar el equipo de control de sólidos.
Existen muchas teorías sobre el rendimiento de las pruebas de detección que arrojan resultados inconsistentes. La única forma de evaluar verdaderamente el rendimiento de cualquier prueba de detección es probarla y recopilar datos comparativos propios.
Causas de falla de la pantalla
Las causas de falla prematura de la pantalla son:
Mal manejo de los paneles de la pantalla durante el almacenamiento
Manipulación inadecuada durante la instalación
Instalación incorrecta de la pantalla agitadora en la cesta agitadora
Tensión excesiva o insuficiente
Gomas de cubierta sucias, desgastadas o instaladas incorrectamente
Limpieza inadecuada de las pantallas durante el almacenamiento
Peso de lodo extremadamente alto
Carga de sólidos pesados
Pantallas fabricadas incorrectamente
Uso de pistolas de lavado a alta presión para limpiar o destapar pantallas
Estándares API
Identificación de pantalla estándar de API
La designación de pantalla del Instituto Americano del Petróleo (API) es la identificación habitual de los paneles de pantalla. Esto incluye:
Número API : el tamiz equivalente según API RP 13C
Conductancia : la facilidad con la que un líquido puede fluir a través de la pantalla, donde los valores más grandes representan un manejo de mayor volumen.
Micras : unidad de longitud igual a una milésima de milímetro.
Área no tapada : una evaluación del área de superficie disponible para la transmisión de líquido a través de la pantalla.
Referencias
^ "Zanjadora de esquisto de alta calidad". Control de sólidos de Aipu.
