Modelo 405: Directrices de muestreo para sistemas de «water flute»

El nivel del agua del revestimiento debe estar a unos 10 pies por encima del nivel más alto del agua de formación para garantizar un buen sellado del revestimiento en el pozo (con un exceso de altura de presión mínimo de 5 pies). El nivel del agua de formación se puede medir a través del «tubo de bombeo» de cada puerto. El nivel de agua dentro del revestimiento debe marcarse en el tubo de 1/2 x 5/8″ etiquetado como «TAG», situado junto a los tubos de muestreo. Si el nivel de agua dentro del revestimiento se mide en el propio revestimiento, fuera del tubo «TAG», baje la línea de marcado lastrada muy lentamente para evitar daños en el revestimiento. Se puede añadir agua al revestimiento simplemente vertiéndola en su interior o a través del tubo TAG, lo que resulte más fácil. No se debe llenar el revestimiento más de 10 pies por encima del nivel más alto del agua de formación. El nivel de agua en el revestimiento debe comprobarse antes de cada toma de muestras.

El flujo de agua hacia el sistema de bombeo se muestra en la figura 2-1. El agua fluye desde la formación a través del espacio poroso del espaciador, pasa por el tubo de puerto, atraviesa la primera válvula de retención y llena el «tubo de bombeo». Al mismo tiempo, también se llena el «tubo de muestreo». El nivel de agua sube en el tubo de bombeo hasta el nivel freático correspondiente a ese puerto.

Componentes del flujo de agua en el sistema de bombeo

1. Conexión rápida de la bomba
2. TAG Tube
3. Soporte de sujeción del haz de tubos
4. Liner de sellado
5. Espaciador que define el intervalo de control
6. Tubo de muestra
7. Segunda válvula de retención
8. Parte inferior de la «U»
9. Puerto al tubo de la bomba
10. Primera válvula antirretorno
11. Tubo de la bomba
12. Babor Detrás Espaciador Pasante
13. Formación Altura en Bomba

El agua se bombea mediante presión de gas. El diseño de la bomba Flute es tal que el riesgo de aireación de la muestra es muy bajo. La fuente de gas suele ser una botella de nitrógeno con un regulador para ajustar la presión de impulsión prescrita. En la figura 3-1 se muestra la disposición del sistema de impulsión por gas de la bomba Flute. El regulador se ajusta a la presión de gas adecuada, que se define más adelante.

Disposición del sistema de accionamiento por gas de la flauta

1. Botella de gas
2. Regulador
3. Calibre
4. Válvula de tres vías
5. Conexión rápida
6. Recipiente para muestras
7. Tubo de la bomba
8. Tubo de muestra
9. Interfaz gas/agua al final de la carrera de muestreo
10. Parte inferior de la «U»
11. Primera válvula de retención (cerrada)
12. Protección contra la aireación

En primer lugar, se acopla el regulador a la conexión superior de la bombona de gas (en el caso de una bombona de nitrógeno, se utiliza una conexión especial para regulador de nitrógeno). Aprieta bien la tuerca. Gira la maneta del regulador de presión en sentido antihorario hasta que se mueva con soltura (posición de «sin presión»). Gira la válvula principal del regulador (la más cercana a la botella) en sentido horario hasta cerrarla por completo. Abre la válvula de la botella (en sentido antihorario). El manómetro principal de la botella situado en el regulador subirá hasta alcanzar la presión de la botella. Cierra la válvula del regulador (en sentido horario) hasta que la presión comience a subir en el manómetro del accionador de la bomba Flute (válvula de tres vías cerrada, sin flujo por el conector rápido). Ajuste el regulador a la presión deseada para la purga, indicada por Flute. Conecte el acoplamiento rápido al racor superior del tubo de la bomba (véase la figura 3-1). Abra la válvula de tres vías para expulsar el agua de la bomba.

El agua se bombea desde el tubo mediante la aplicación de presión de gas al tubo de la bomba (figuras 2-1 y 3-1). El agua desciende por el tubo de bombeo y asciende a través de la segunda válvula de retención hasta la superficie por el tubo de muestreo. La carrera de purga (aprox. 1 galón de agua) finaliza cuando el gas sale del tubo de muestreo tras el flujo de agua. A continuación, debe purgarse la presión del sistema para permitir que el tubo de bombeo se vuelva a llenar. El flujo de recarga procedente del tubo de puerto está compuesto por el agua del propio tubo de puerto, el agua presente en el espacio poroso del espaciador y el agua procedente del medio. Debido al volumen relativamente grande del tubo de bombeo, la mayor parte de la recarga procede del medio.

Purgar el tubo de la bomba por segunda vez eliminará cualquier resto de agua que haya quedado en el espaciador y en el volumen del tubo de conexión. Esto es muy recomendable, ya que el agua que se encuentra en los tubos y en el espaciador probablemente no sea representativa del agua de la formación. Si el rellenado se ha realizado rápidamente, el volumen de agua de la segunda purga será similar al de la primera carrera. Se recomiendan dos carreras de purga más, hasta un total de cuatro, para eliminar el agua que pueda haber estado en contacto prolongado con el revestimiento o el espaciador.

La mejor forma de impulsar el flujo de muestreo es utilizando una «presión de muestreo recomendada», que es inferior a la necesaria para impulsar el gas a través del fondo del tubo de la bomba. La presión recomendada es aquella que impulse el agua hasta cerca del fondo del tubo grande, pero sin que salga de él. Esa presión recomendada se calcula en la hoja de cálculo que se proporciona con cada sistema.

El primer flujo del ciclo de muestreo arrastra las gotitas de agua que quedan en el tubo tras el ciclo de purga. Esa agua residual carece de componentes volátiles. Las pruebas han demostrado que el primer volumen del tubo del flujo de muestra debe desecharse, ya que carece de componentes volátiles (el «volumen de desecho» también se calcula en la hoja de cálculo). A partir de ahí, las muestras pueden recogerse de la salida del tubo de muestreo. El volumen que debe descartarse aparece indicado en la hoja de cálculo como «volumen de descarte». El caudal de agua del tubo de muestreo comenzará rápido, luego se ralentizará y, finalmente, se detendrá. Esto ocurre a medida que la columna de agua impulsada se aproxima a la presión o altura de elevación aplicada. La presión típica de muestreo alcanza una profundidad de hasta 25 pies desde el fondo del tubo de bombeo (la «U»). La amplia zona de amortiguación que queda en el tubo de bombeo evita la aireación de la muestra.

El nivel de agua en cada puerto se puede medir manualmente retirando el tapón de la parte superior del tubo de la bomba y introduciendo un medidor eléctrico de nivel de agua delgado (~1/4″) hasta que toque el nivel del agua en el tubo de la bomba.

Es posible que el nivel de agua en los tubos grandes no sea el nivel actual. Tras el muestreo, si se produce alguna fuga en la segunda válvula de retención (arena en el tubo, etc.), el agua del tubo de muestreo puede refluir hacia el tubo más grande, sumándose al agua que llena este último durante la recarga. Además, si el nivel de agua en la formación está descendiendo entre mediciones de altura manométrica, el nivel de agua en el tubo de bombeo no seguirá dicho descenso si la primera válvula de retención sella correctamente. Por estas dos razones, y por el riesgo de congelación que se menciona a continuación, lo mejor es finalizar la carrera de muestreo elevando la presión hasta el valor de «presión de purga» para purgar toda el agua del sistema de bombeo. Así, al volver a llenarse, el nivel corresponderá a la altura manométrica actual de cada puerto. Si se realizan mediciones de altura manométrica entre muestreos, el sistema de bombeo de cada puerto deberá purgarse primero con una carrera para permitir que la tubería se vuelva a llenar hasta el valor actual de la altura manométrica. Vuelva a colocar siempre los tapones en la parte superior de los tubos de bombeo una vez finalizado el muestreo.

Si existe la posibilidad de que el agua se congele en los tubos de muestreo cerca de la superficie, purga todo el volumen de agua de cada línea de muestreo, una vez realizado el muestreo y antes de abandonarla. Utiliza la presión de purga recomendada para eliminar toda el agua, no la presión de muestreo. Cada línea debe estar expulsando gas una vez finalizada la purga.

El sistema de bombeo Flute para cada puerto es prácticamente idéntico en cuanto a longitud, volumen de bombeo y altura en el pozo. Esto permite purgar y tomar muestras de todos los puertos simultáneamente, lo que supone un gran ahorro de tiempo en el muestreo. La única diferencia para el muestreo simultáneo es que la fuente de presión debe incluir un tubo que conecte con cada racor de puerto en la boca del pozo. Flute ofrece un sistema de accionamiento de bomba con colector por un coste adicional (el accionamiento de un solo puerto se suministra con el Water Flute). Las presiones recomendadas para la purga y el muestreo son las mismas que las utilizadas para el muestreo de un solo puerto.

En algunos casos, la flotabilidad del sistema de muestreo es tan grande cuando se vacía de agua durante la purga simultánea que el haz de tubos puede provocar que el revestimiento se invierta. La hoja de cálculo del volumen de muestreo que se adjunta al revestimiento indica si el sistema puede purgarse simultáneamente. Esto solo supone un problema en el caso de diámetros de orificio más pequeños, muchos puertos y un pequeño exceso de altura manométrica en el revestimiento. El nuevo diseño de la bomba permite el muestreo simultáneo en la mayoría de las situaciones.

A continuación se ofrece un breve resumen en forma de lista de comprobación:

1. Comprueba o restablece el nivel de agua en el revestimiento.
2. Conecta la fuente de alimentación de gas al tubo de la bomba de gas correspondiente a ese puerto.
3. Ajusta el regulador a la presión de purga recomendada.
4. Gire la válvula de tres vías y expulse el agua del tubo a la presión de purga recomendada. Recoja el volumen de agua purgada para comprobar que la purga se ha realizado correctamente. Anote el tiempo de flujo de agua durante la fase de purga (aprox. 4 min.).
5. Deja que el tubo se vuelva a llenar. Repite la purga. Recoge el volumen purgado para asegurarte de que la cantidad extraída sea, como mínimo, el «volumen del tubo de conexión».
6. Purga un total de cuatro veces, o más si lo deseas.
7. Deja que el tubo se vuelva a llenar para la carrera de muestreo.
8. Reduzca la presión de impulsión hasta la «presión de muestreo». Aplique la presión y recoja el primer flujo para medir el volumen de descarte. Deseche esa agua. Recoja las muestras.
9. Realice una purga final del agua de las líneas de muestreo aumentando la presión de impulsión hasta el valor de la presión de purga.
10. Cuando el sistema de muestreo se haya rellenado, anota el nivel del agua, si lo deseas, correspondiente al nivel freático actual. Si un sistema de puertos se está rellenando muy lentamente, anótalo más tarde.

Consulte la hoja de cálculo que se adjunta con cada Water Flute para conocer las presiones recomendadas de purga y muestreo. Esas son las presiones que también pueden utilizarse para una purga simultánea de los distintos puertos. La hoja de cálculo indica en qué casos no deben purgarse todos los puertos a la vez. En la mayoría de los casos, es posible purgar varios puertos simultáneamente.