Equipos de superficie de limpieza de lodos.-

1. {

2. El lodo de perforación tiene la función de acarrear a la superficie los
recortes de perforación. Tiene propiedades gel y de acarreo, que
van a depender de las propiedades reológicas y del caudal de la
bomba.
La velocidad de ascensión del lodo es de 90 – 10 pies/min aprox.
El lodo dentro del pozo no debe dejar escapar los recortes y en la
superficie dejar que le retiren todos los recortes de perforación.
El lodo es aspirado desde la pileta chupadora con una mínima
cantidad de impurezas, estas son los sólidos que se generan
durante la perforación. El lodo se mantiene con ese grado de
limpieza hasta que sale del trepano, de allí en adelante transporta
los sólidos generados por la perforación (recortes de trépanos y
derrumbes) tendremos entonces en el retorno un lodo “sucio” con
arenisca, calizas, arcilla, etc. Estos sólidos son extraídos casi en su
totalidad mediante dos sistemas:
a- Por decantación
b- Por remoción con equipos especiales

3. vástago
sarta de perforación
espacio anular
pozo
trépano
bomba
cabeza de inyección
conducto flexible
tanque de
succión
pileta de la zaranda
pileta decantadora
pileta del
desarenador
pileta del
desilter
bomba del
desarenador
bomba del
desilter
descarga
descarga
desarenador desilter o mud cleaner
zaranda
CIRCUITO DE LODO

4. Zaranda
Es el equipo mas importante, está en
serie en el circuito, ya que todo el lodo
pasa por la zaranda.
Los otros equipos están en
paralelo, únicamente pasa un
porcentaje del lodo de circulación.
Separa los sólidos de mayor
tamaño, partículas superiores a
0.5 mm. Puede retener hasta un
80% de los sólidos totales que
acarrea la inyección.

5. Partes constituyentes: Está compuesta por una malla armada
sobre un bastidor metálico y fuertemente tensada. Sobre el mismo
batidor va colocado un vibrador accionado por un motor eléctrico.
El conjunto de bastidor y vibrador va dispuesto en plano inclinado y
montado sobre otro bastidor fijo, intercalando resortes o tacos de
goma entre ambos para permitir la libre vibración del bastidor
superior.
El motor eléctrico va montado sobre un bastidor independiente para
evitar que las vibraciones lo dañen. La transmisión del motor el
vibrador se efectúe por una correa. El vibrador consiste en hacer
girar a alta velocidad un volante descentrado unido al bastidor
superior.
La inyección cargada de recortes del trépano, cae sobre esta criba
vibratoria, tamizándola, pasando el líquido a través de los agujeros
de la malla, quedando retenida sobre ella las partículas sólidas de
tamaño superior al de los agujeros y pasando los de menor tamaño
junto con la inyección.

7. La Zaranda es la más importante de todos los equipos de limpieza ya
que es la única que procesa el total del lodo que circula por el pozo
por lo que su rendimiento es que fija el rendimiento de toda la
instalación de limpieza.
Se clasifican en 2 grupos de acuerdo al principio de funcionamiento:
- zaranda lineal
- zaranda elíptica
La zaranda lineal recibe su nombre porque
es una oscilación lineal en el sentido vertical.
La zaranda elíptica vibra en el sentido de dos ejes perpendiculares,
por lo que la composición del
movimiento da como trayectoria una elipse.

8. En la zaranda lineal, para darle impulso a la partícula, la zaranda tiene
que inclinada. Necesita un ángulo de inclinación hacia fuera para
descargar el cutting de la zaranda. El ángulo tiene que ser mayor a
5° pero menor a 10°. Se llama ángulo de inclinación positivo.
La zaranda elíptica impulsa el recorte hacia fuera el movimiento es
elíptico y no necesita ángulo de
Inclinación.
La zaranda puede tener un ángulo
de inclinación variable, de
Positivo hasta Negativo.
La capacidad de proceso de la zaranda va a depender de las
características reológicas del lodo. Para procesar mas lodo, se debe
poner n° de Mesh menor, o sea con agujero mas grande.
Con zaranda elíptica y ángulo negativo puedo procesar mas lodo y
sacar lodo mas limpio. (las zarandas lineales son pocas)
ang positivo ang negativo

10. Clasificación de las mallas
Las mallas, de acuerdo a las normas americanas, se clasifican de
acuerdo a la cantidad de alambres que entran en una pulgada lineal.
N° Mesh, es el N° de hilos por pulgada lineal.
De abertura cuadrada: Tamiz de malla N° 10 es una que tiene 10
alambres por pulgada lineal, en ambos sentidos cruzados.
De abertura rectangular: Tamiz de malla 70 por 30 (abertura rectangular)
tiene 70 alambres a lo largo de una línea de una pulgada en un sentido,
y 30 alambres a lo largo de una línea de una pulgada perpendicular a la
primera. Las mallas, mas comunes, empleadas en las zarandas varían
entre 12 y 50.
El espesor de los alambres de acero es muy fino. La resistencia
mecánica de la malla es bastante acotado. Para mejorar la situación se
coloca abajo una malla de respaldo de hilo grueso que le da resistencia
mecánica al sistema para aumentar la durabilidad de la malla. Las
reparaciones se hacen con soldadura plástica (poxipol).

11. En el bastidor hay travesaños de hierro que llevan una cinta de goma
sobre ellos para servir de soporte a las mallas de zaranda.
En ambos laterales de la malla llevan un marco de chapa de acero de
perfil angular, en este marco se colocan los tensores de manera de que
la malla quede tensada sobre el bastidor, en la parte de abajo del
bastidor hay una bandeja que recoge el lodo que pasa por la tela para
enviarlo al circuito, los sólidos que no pasan por la tela son expulsados
por el extremo opuesto al cajón afuera del circuito.
Actualmente los motores de accionamiento de la zaranda van
colocados en el eje de la misma y existen algunas marcas de zaranda
en el cual el motor esta bobinado en el mismo eje de la zaranda.

12. Se muestran tablas de mallas del manual de MI SWACO
Malla cuadrada
Malla rectangular

13. Piletas Decantadoras
A la salida de la zaranda el lodo pasa a las piletas
decantadoras estas piletas tienen un tabique que tapa hasta
aproximadamente ¾ de la profundidad de la pileta, el lodo cae
en el primer recinto donde se realiza una separación
gravimétrica, es decir, se deposita el lodo más pesado
(densificado por los recortes). El lodo que pasa por rebalse es
el que sitúa en la parte superior de este recinto por lo que está
menos cargado de suciedad. El lodo que deposita en la parte
inferior se lo aspira en con una bomba centrifuga y se lo
procesa en
separadores
centrífugos
(al desarenador).
queda
arena
lodo
pesado
lodo
limpo
canaleta
desnivel del 2% al 5%
por rebalse
al desarenador
bomba
tabique

14. Separadores Centrífugos - Desarenador y Desilter (hidrociclones)
Estos separadores son conos en el cual el lodo ingresa por un costado en
forma tangencial. Dentro del cono el lodo toma un
movimiento de rotación lo que genera una fuerza centrifuga sobre los
sólidos del lodo haciendo que los mismos se vayan hacia la periferia del
corte quedando el lodo “limpio en el centro del cono”.
Con el nombre de hidrociclones, se denominan a los elementos activos
de separación de sólidos de desarenador y desilters. El desarenador
separa sólidos de granulometría mayores a 0,2 mm. Con el desilter se
separan sólidos de tamaño entre 0,1 y 0,2 mm.
Las bombas que alimentan los desarenadores y desilters envían el mismo
caudal, aproximadamente 80 galones por minuto (Q ≈ 80 gpm).
Desarenador: hidrociclón cónico de áreas mayores. 2 o 3 veces el área
del desilter.

16. Funcionamiento del Hidrociclón
La velocidad de rotación ω de la inyección es una función del radio
del ciclón.
ω = V / R
ω = velocidad de rotación (en rad por seg)
v = velocidad de ingreso (en m por seg)
R = radio del ciclón
La rotación que provoca una fuerza centrífuga sobre una partícula
sólida es: Fc = m . a
Fc = fuerza centrífuga
m = masa de la partícula
a = aceleración
La aceleración generada por efecto de la rotación y que a su vez
genera una fuerza centrífuga es:
a = v2 / R
R
Fc
v

17. v = velocidad tangencial (de ingreso)
R = radio del ciclón
La aceleración es función inversa del radio, entonces cuanto menor
sea este, mayor será la aceleración que se le imprime a la partícula,
en consecuencia mayor será la fuerza centrífuga.
Fc = m . (v2 / R)
Las partículas se separan debido a la
fuerza centrífuga. Las partículas más
livianas se encuentran en el centro y
las más pesadas en las paredes.
Los fluidos más pesados descenderán
debido a la gravedad y lo más livianos
estarán por arriba. Entonces, por abajo
saldrá lodo más impurezas y por arriba
saldrá lodo "limpio". En el Desarenador
y el desilter, tienen un tren de conos.
lodo mas
impurezas
lodo
contaminado
lodo "limpio"
pesado
lodo mas

18. El Desarenador y el desilter, tienen un tren de conos.

19. Evidentemente a mayor superficie del cono menor será la
velocidad de rotación (caudal= velicidad *area), y a menor
velocidad menor fuerza centrifuga, entonces se separaran solo las
partículas pesadas. Este tipo de limpiador elimina las partículas
grandes y recibe el nombre de desarenador o desander, el lodo
limpio sale por una tubería que recoge el lodo que está en el
centro del cono, el lodo pesado, es decir, el sucio se queda
pegado en las paredes del cono y por gravedad desciende a
través del saliendo por un orificio en la parte inferior del cono.
Evidentemente el tamaño del orificio inferior debemos regularlo,
pues mientras más grande sea mayor será la cantidad de
suciedad que tira pero también será mayor la cantidad de lodo
que tira por ese orificio. Esta regulación se realiza por medio de
una grampa que estrangula el orificio, para regularlo a un punto
conveniente nos guiamos por el peso del lodo que ingresa, el lodo
que egresa al circuito y el peso del lodo de la descarga.

21. Mud cleaner
Una crítica que les podemos hacer los separadores centrifugos es
que se tira un volumen apreciable de lodo junto con la suciedad.
Para evitar esta pérdida sobre todo en el desilter se coloca debajo
de los conos una zaranda vibratoria provista de una malla 200 o 240.
A través de esta malla recuperamos lodo limpio al circuito,
actualmente es común los dos limpiadores en una estructura que
tiene en la parte inferior una zaranda con lo que conseguimos
ahorrar lodo en los dos equipos. Si el desarenador o el desilter
tuviera una malla de una zaranda, el aparato se llama "mud cleaner".
La eficiencia del aparato como limpiador es la misma, porque lo que
sale por debajo es menos del 10% de lo que sale por arriba. Solo
sirve para recuperar el lodo (economiza). Tanto el desarenador
como el desilter tienen zarandas en los equipos modernos.
Desarenador: tiene 3 o 6 conos (min 3 conos)
Desilters: tiene 18 conos (min 10 conos)

22. desilter mas zaranda se llama mud cleaner
impurezasbomba centrifuga
lodo al circuito
canaleta
mud cleaner
zaranda para
pileta
decantador

23. Rendimiento
Estos aparatos no limpian todo el lodo que circula por el pozo, sino
cantidades variables.
El porcentaje de lodo limpiado dependerá del caudal de lodo que
circula
No olvidar que las bombas que alimentan estos equipos
limpiadores, tienen un caudal fijo (Qf= 80gpm).
Ej:
1) Si el caudal de la bomba lodera es de 1000gpm, únicamente
proceso el 8% del volumen total.
2) Cuando perfora con 8 1/2´´ el caudal mínimo es de 400 gpm,
el porcentaje es del 20%. El porcentaje que proceso es función del
caudal circulante.

24. Separador centrifugo
El separador o decantador centrífugo no es muy empleado en nuestro
medio. Básicamente emplea el mismo principio que los ciclones, pero el
modo de funcionamiento es completamente distinto.
Puede separar partículas con tamaños desde 0,005 hasta 0,1 mm, o sea el
rango de molienda de la baritina.
Es esencialmente un recuperador de baritina, para cuando se desee
disminuir la densidad del lodo, sin llegar a la necesidad de desechar toda la
inyección a la pileta natural, obteniéndose alguna economía. Recuperaría
parte de la inyección.

25. Mecanismo
descarga de la
inyección
inyección
diluida
baritina con agua
Básicamente consiste en un elemento cónico que gira a alta velocidad,
teniendo exteriormente un transportador helicoidal en forma de tornillo.
La inyección penetra por un tubo concéntrico al eje del tambor cónico,
levemente diluida con agua.

26. Principio de funcionamiento
La alta velocidad de rotación del tambor cónico le imprime una fuerte
fuerza centrífuga a las partículas contenidas en el fluido (arena, limo,
arcilla, baritina). Las partículas más grandes pero de más baja
densidad que la baritina, son expulsadas al exterior del rotor pasando a
través de unos agujeros que este tiene, adhiriéndose a una cubierta
exterior fija y son raspadas por el transportador helicoidal llevándolas
hacía el extremo de mayor diámetro, saliendo al exterior junto con la
inyección, pudiéndose incorporar todo al circuito de lodo, con menor
densidad que la que tenía.
La baritina se dirige hacia el extremo más estrecho del cono, saliendo
al exterior junto con agua.
Ya que, para que pueda efectuar la separación es necesario el
agregado de una buena cantidad de agua a la inyección, cosa que no
es conveniente en el caso de lados inhibidos, no son muy empleados
este tipo de separadores

27. Locación seca
Por el método “estándar” se requiere la construcción de una pileta en el
suelo al costado del equipo, esta como así también los canales que
comunican el circuito de inyección con la pileta están recubiertas de
una membrana de plástico especial de un grosor importante (superior a
1 mm). Esta membrana viene en rollos y cada sección va soldada con
la anterior con un calentándola con una lámpara de gas. A esta pileta
caen los residuos más el lodo de la zaranda, desarenador, desilter,
etc… No se debe permitir que vayan a la pileta natural aceite de
recambio de motor de transmisión, etc… ni combustibles (si
eventualmente se debe realizar un cambio de aceite en la locación el
aceite desechado se debe colocar en recipientes cerrados y enviado a
la base de la compañía dueña de la maquina par su disposición final).

28. Una vez terminada la operación de perforación los sólidos que fueron a la
represa natural decantaron por lo que se puede aspirar el agua
sobrenadante y enviarla a una planta de tratamiento, los sólidos junto con
la membrana plástica se retira, se libera la pileta y se reforesta. Si
perforamos por el método conocido como de locación seca, no existe
esta represa sino que se monta al costado del circuito de lodo un pack de
separadores de sólidos similar a la que tenemos en el equipo perforador
pero con separadores de partículas mucho menores que la
correspondiente del circuito de perforador, es decir, la zaranda tiene malla
180 o más, el desarenador y desilter descarga sobre una malla 240 y el
lodo procesado pasa a una separadora centrifuga que le extrae hasta los
sólidos coloidales, el agua extraída es utilizada para preparar lodo nuevo y
todos los secos se almacenan en un contendor para ser transportada a
una planta de tratamiento.