FLUIDOS DE PERFORACION.

INTEGRANTESMARCO ANTONIO FLORES Q.ELIAS HUANCA JOELMORGAN TELLESBERNAVEALEJANDRO PERESJOSUE FERNANDES PANTALEON

La Reología: es el estudio del flujo de líquidos y gases. La viscosidad que puede considerarse como la resistencia al flujo (o relativamente espeso) de un fluido, es un término reo lógico común utilizado en la industria del petróleo.

MODELOS MATEMATICOS DE REOLOGIA

PROPIEDADES FISICAS DE LA REOLOGIA

La velocidad de corte (ال): Es igual a la velocidad rotacional (ω). Depende de la velocidad medida del fluido en la geometría en que está fluyendo.

Esfuerzo de corte (ح): Es la fuerza requerida para mantener la velocidad de corte. El esfuerzo de corte está expresado en labras de fuerza por cien pies cuadrados (Lb/100 pie2)

. PROPIEDADES REOLOGICAS

Viscosidad API o de Embudo : Es determinada con el Embudo Marsh, y sirve para comparar la fluidez de un líquido con la del agua.

Viscosidad aparente (VA): Es la viscosidad que un fluido parece tener en un instrumento dado y a una tasa definida de corte

Viscosidad plástica:Es una medida de la resistencia interna al flujo de fluido, atribuible a la cantidad, tipo y tamaño de los sólidos presentes en un fluido determinado.

Punto cedente:Es una medida de la fuerza de atracción entre las partículas, bajo condiciones dinámicas o de flujo. Es la fuerza que ayuda a mantener el fluido una vez que entra en movimiento.

PROPIEDADES REOLOGICAS

RESUMEN

Índice de flujo y de ConsistenciaPor el comportamiento de flujo y de acuerdo

a relación entre esfuerzo de corte y la velocidad de corte los fluidos se clasifican en:

Fluidos NewtonianosFluidos no Newtonianos

Fluidos Newtonianos.- Son aquellos donde el esfuerzo de corte es proporcional a la velocidad de corte a presión y temperatura constante (ejemplo: agua, glicerina, diesel).

Fluidos no Newtonianos.- Son aquellos donde la resistencia al esfuerzo de corte disminuye con relación a la velocidad de corte. Entre estos fluidos tenemos el Plástico de Bingham y Pseudo plásticos (ejemplo: lodo de perforación lechada de cemento).

Bingham PlásticosPseudo Plásticos

Bingham Plásticos.- Son aquellos que necesitan un esfuerzo inicial para entrar en movimiento; pero esta resistencia incrementa proporcionalmente a la velocidad de corte.

Pseudo Plásticos.- Son aquellos que necesitan mayor esfuerzo para iniciar el movimiento; pero esta resistencia disminuye a medida que la velocidad de corte incremente.

Fluidos Dilatantes.- Son aquellos donde la resistencia al esfuerzo de corte incrementa con la relación a la velocidad de corte.

RÉGIMEN DE FLUJOEs el término utilizado para describir la

forma en que se desplaza un fluido a través de una tubería y/o en el espacio anular.

Las etapas por las que el lodo atraviesa son:

Flujo TapónFlujo LaminarFlujo Turbulento

Flujo Tapón.- Tiene el mismo sentido y la misma intensidad el recorrido del fluido y llena todo el diámetro.

Flujo Laminar.- Tiene el mismo sentido pero intensidad diferente; Ejemplo: Un lodo se desplaza en forma laminar, cuando las capas de flujo se desplaza en forma lineal una con relación a la otra.

Flujo Turbulento.- Tiene distinta intensidad y sentido; Ejemplo: Un lodo se desplaza en forma turbulenta, cuando no hay un ordenamiento ni formas de capas de flujo.

HIDRÁULICA DE PERFORACIÓN En relación con los fluidos de perforación, el término “hidráulica” se refiere a la operación donde el fluido se utiliza para transferir presión desde la superficie a la broca, y la caída de presión a través de la misma, se usa para mejorar la tasa de penetración. Parte de la energía del fluido también se gasta al barrer el área que está por delante de la broca y limpiarla de los ripios generados, evitando la aglomeración de los mismos en el cuerpo y cara de la mecha. Las presiones de circulación, y por consiguiente el caudal, están directamente relacionadas con la geometría del pozo y de los materiales tubulares utilizados, incluyendo el equipo especial del Conjunto de Fondo (BHA), así como la densidad y las propiedades reológicas del fluido. Por lo tanto, resulta imprescindible optimizar la hidráulica del fluido de perforación mediante el control de las propiedades reológicas del fluido de perforación para evitar alcanzar este límite teórico.

Para que el fluido realice algunas de sus otras funciones (como la de arrastrar los ripios a la superficie), la bomba del fluido deberá ser capaz de vencer las pérdidas acumuladas de presión asociadas con el equipo superficial, la sarta de perforación, la mecha y el anular. La bomba también deberá ser capaz de enviar un caudal, a esa presión antes mencionada, que sea suficiente como para transportar los ripios hacia arriba y fuera del pozo. Estas pérdidas de presión también afectan la presión total ejercida por la columna de fluido sobre la cara del pozo, potencialmente aumentando la pérdida de circulación, el control de arremetidas y otros asuntos relacionados con la estabilidad del pozo. Una vez que las propiedades reológicas para un fluido han sido determinadas y modeladas para predecir el comportamiento del flujo, los cálculos de hidráulica son realizados para determinar el efecto que este fluido en particular tendrá sobre las presiones del sistema.

Sistema de Circulación.- El sistema de circulación de un pozo de perforación consta de varios componentes o intervalos, cada uno de los cuales está sujeto a una caída de presión específica. La suma de las caídas de presión de estos intervalos es igual a la pérdida total de presión del sistema o a la presión medida del tubo vertical.

Perdidas de Presión en Superficie.- Las pérdidas de presión superficiales incluyen las pérdidas entre el manómetro del tubo vertical y la tubería de perforación. Esto incluye el tubo vertical, la manguera del Kelly, la unión giratoria y el kelly o la rotaria viajera. Para calcular la pérdida de presión en las conexiones superficiales, utilizar la fórmula para tuberías de API para la pérdida depresión en la tubería de perforación.

Perdidas de presión en Sarta de Perforación.- La pérdida de presión en la sarta de perforación es igual a la suma de las pérdidas de presión en todos los intervalos de la sarta de perforación, incluyendo la tubería de perforación (Drill Pipe), las botellas (Drill Collar), los motores de fondo, las herramientas de MWD/LWD/PWD o cualquier otra herramienta de fondo. La pérdida de presión a través de las herramientas de MWD (medición durante la perforación) y LWD (Inicio de sesión durante la perforación) varía considerablemente según el peso del lodo, las propiedades del lodo, el caudal, el diseño de la herramienta, el tamaño de la herramienta y la velocidad de transmisión de datos. La pérdida de presión a través de los motores y las turbinas no se puede determinar con precisión usando fórmulas; sin embargo, estos datos de pérdida de presión también pueden ser obtenidos de los proveedores.

Perdida de Presión en La Broca.- Además de la pérdida de presión en la broca, varios cálculos de hidráulica adicionales son usados para optimizar el rendimiento de la perforación. Éstos incluyen cálculos de la potencia hidráulica, de la fuerza de impacto y de la velocidad del chorro.

Perdida de Presión en el Espacio Anular.- La pérdida de presión para cada intervalo debe ser calculada separadamente y sumada para obtener la pérdida total de presión total del intervalo anular. DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACIÓN (ECD) La presión en una formación durante la circulación es igual al total de las pérdidas de presión de circulación anular desde el punto de interés hasta el niple de campana, más la presión hidrostática del fluido. Esta fuerza se expresa como la densidad del lodo que ejercería una presión hidrostática equivalente a esta presión. Este peso equivalente del lodo se llama Densidad Equivalente de Circulación.

TIXOTROPÍA: Los fluidos tixotrópicos presentan un patrón de comportamiento que depende, no sólo del esfuerzo o tasa de corte, sino del tiempo; esto es, la respuesta de flujo y la viscosidad son función de duración y de las condiciones de medición. En la Fig. 24 se muestran curvas de flujo típica para un fluido tixotrópico cuando este ha sido sometido a ciclos sucesivos de cizallamiento. A medida que progresan los ciclos de cizallamiento, la resistencia a fluir cambia, produciendo lazos de histéresis. Si la resistencia a fluir disminuye a medida que evoluciona la deformación, se dice que el material presenta una tixotropía positiva. Si ocurre el comportamiento opuesto, se dice que el comportamiento es tixotrópico negativo

TIXOTROPIA DE FLUIDOS

Existen también fluidos que ostentan un incremento de viscosidad cuando son sometidos a bajas tasas de corte; estos materiales son llamados reopécticos. Otro comportamiento típico en un fluido tixotrópico se muestra en la Fig. 25. En esta figura se representa la viscosidad en función del tiempo, para diferentes tasas de corte.Puede observarse que la viscosidad tiende a disminuir a medida que progresa el cizallamiento, aunque la reducción es mucho más acentuada a bajas tasas de corte que a altas.

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