FluidControl PowerPoint - Dark

Escuela de LodosFLUIDCONTROLTema II : ReologaReologaREOLOGIA Es la ciencia que estudia el flujo de fluidos y su deformacin.VISCOSIDADEs la resistencia al Flujo de una sustancia. Es la relacin del esfuerzo de corte a la velocidad de corte.- La relacin entre la Velocidad de Corte y el Esfuerzo de Corte de un fluido, define la manera en que dicho fluido se desplaza

ViscosidadViscosidad() :Esfuerzo de Corte ()Velocidad de Corte()

Velocidad de Corte: La Velocidad (medida o calculada) de la propagacin del flujo en el medio.-

Esfuerzo de corte : Fuerza interna que resiste al flujo.-ViscosidadViscosidad Embudo

Se usa como un indicador relativo de las condiciones del fluido.-

Embudo MarshTiempo SegVolumen -1/4 GalViscosidadViscosidad EfectivaEs la Viscosidad de un fluido bajo condiciones especficas, estas condiciones incluyen la Viscosidad de corte, Presin y Temperatura

300 x Indicacin CuadranteRPMVe :Viscosidad Aparente La Viscosidad Aparente esta indicada por el valor del viscosmetro a 300 rpm, o la mitad de la lectura a 600 .-Va : Lec 6002ViscosidadFactores Afectados por la Reologa Limpieza de Pozo Suspensin de slidos Estabilidad del pozo Control de Slidos Densidad Equivalente de Circulacin (ECD) Presiones de Surgencia/Pistoneo Viscosidad PlsticaLa Viscosidad Plstica se describe como la resistencia al flujo que es causada por la friccin mecnica, esta viscosidad se ve afectada principalmente por los slidos

1) Afectada por:a) Concentracin de Slidosb) Tamaos y Formas de los Slidosc) Viscosidad Fase Lquida2) Aumenta por:a) Slidos Perforados Hidratablesb) Slidos Perforados Inertesc) Material Coloidal

VP:Lec 600 Lec 300ViscosidadViscosidad Plstica1) Reducida por:a) Equipos de Control de Slidosb) La reduccin del Esfuerzo de Gel permite la sedimentacin de Partculas ms grandes.c) Dilucin de Slidos con Agua1 - Utilizar Prod. Qumicos2 - Utilizar Prod. Qumicos3 - Dilucin con Agua123Slidos Baja Gravedad EspecficaViscosidadPunto Cedente Resistencia al flujo causado por la dispersin o la atraccin entre Slidos

Afectada Por:a) Tipos de Slidos y Cargasb) Concentracin de Slidosc) Sales Disueltasd) Arcillas y Lutitas que aumentan la concentracin de Slidos reactivos.e) Concentracin insuficiente de des floculantef) Sobre tratamiento con Carbonatos o Bicarbonatosg) Adicin de Slidos Inertesh) Contaminantes, Sal, Cemento, Sales neutralizan cargas de las partculas provocando floculacin.i) Fracturacin de partculas de Arcillas, las fuerzas residuales quedan en los bordes, produciendo floculacin.

PC:Lec 300 - VPPunto Cedente Controlado Por:a) Des floculacin de las arcillasb) Eliminacin del in contaminante

Reducido Por:a) La floculacin es un problema Qumico y debe ser tratado con Qumicos.b) La adicin de Agua minimiza la Floculacin pero no la elimina.c) Adiciones de Agua sin controlo, pueden bajar el peso del Fluido, haciendo necesario el agregado de densificante.Interpretacin del VG Que significa un aumento del PC y la VP apenas cambia?

Que significa un aumento de VP y el PC apenas aumenta?

Que nos indica un aumento simultaneo de VP y PC?

Como debera tratarse esta situacin? Esfuerzo de GelLas lecturas a 10, 10 y 30 proporcionan un grado de Tixotropa (que es una propiedad que tienen los fluidos de formar una estructura gelificada cuando estn estticos), regresando al estado de fluido cuando se aplica un esfuerzo de corte, esta propiedad es importante en la suspensin de los recortes.- El Esfuerzo de Gel depende del Tiempo, Temperatura y de la concentracin y resistencia de las Partculas.-Geles Instantneos progresivos pueden indicar problemas en el sistema de fluidos.-TiempoGelesFrgilesProgresivosProblemas asociados al Esfuerzo de Gel

Mayor Presin de Bombeo para romper Circulacin.-Prdidas de Circulacin causadas por el brusco aumento de la presin.-Pistoneo de las Fm inestables (lutitas) y de los fluidos dentro del pozo.-Arenas abrasivas transportadas en el lodoTipos de FluidosBasado es sus comportamiento de flujo, los fluidos se pueden clasificar en dos tipo diferentes Fluidos Newtoniano: El esfuerzo de corte es directamente proporcional a la velocidad de corte, los fluidos de base agua (agua dulce, salada, aceite, aceites minerales y sintticos).-Fluidos NO Newtonianos : Cuando los fluidos contienen arcillas o partculas coloidales, estas partculas chocan entre s aumentando el esfuerzo de corte o la fuerza requerida para mantener una velocidad de corte determinada; Ej la mayora de los Fluidos de Perforacin.-

Modelos Reolgicos2. Modelos no Newtonianos: La mayora de los fluidos de perforacin son muy complejos para ser caracterizados por un nico valor de viscosidad. Fluidos que no exhiben una proporcionalidad directa entre esfuerzo de corte y tasa de corte son clasificados como no Newtonianos.Fluidos no Newtonianos que dependan de la tasa de corte son seudo plsticos, si la viscosidad aparente disminuye al incrementar la tasa de corte, y dilatantes si la viscosidad aparente aumenta al aumentar la tasa de corte.Perfil de Velocidades

Perfil de velocidad Fluido NewtonianoPerfil de velocidad Fluido NO NewtonianoLa pendiente del perfil de Velocidad alcanza su nivel mximo el la pared de la tubera y disminuye hasta 0 cero en el centro de la tubera.-La interferencia causada por las partculas es grande y el fluido tiende a fluir como una masa slida, esto hace que el perfil se aplane, este aplanamiento en el perfil de Velocidad de los Fluidos No Newtonianos aumenta la eficacia de barrido de un fluido para desplazar a otro y tambin aumenta la capacidad que un fluido tiene para transportar partculas ms grandes.- Si la Lec 600 es el doble de la Lec 300 es un Fluido Newtoniano.- Si la Lec 600 es menor del doble de Lec 300 se trata de un fluido NoNewtoniano.- En un Fluido Newtoniano el PC : 0.- En un Fluido NoNewtoniano, la Viscosidad depende de la Velocidad de Corte y disminuye su Viscosidad con el Esfuerzo de Corte .-IMPORTANTEDependencia con la Velocidad de Corte

a) Newtonianos: la viscosidad es constante e independiente de la velocidad de corte. En estos fluidos el esfuerzo de corte es directamente proporcional a la velocidad de corte :Diesel, Agua, Glicerina y Salmueras Claras.- b) No Newtonianos:tienen viscosidades que dependen de velocidad de corte medidas para determinadas condiciones de temperatura y presin:La mayora de los fluidos de perforacin y el cemento.- Modelo Plstico de BinghanEs una descripcin de la relacin entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte.-No existe ningn modelo reolgico especfico que pueda describir con precisin las caractersticas de todos los fluidos de perforacin.-Modelo Plstico de Binghan : Es el ms usado para describir las caractersticas de los flujos del fluido de perforacin. Este modelo describe un fluido en el cual se requiere una fuerza finita para iniciar el flujo (Punto Cedente) y que luego demuestra una Viscosidad constante, cuando la Velocidad de Corte aumenta (Viscosidad Plstica)

Si un lodo es un verdadero fluido Pstico de Binghan, el esfuerzo de gel inicial y el Punto Cedente son igualesPC +VP x R/300F:F: lectura del cuadrante a la Velc RR: Velocidad de RotacinVP: Viscosidad PlsticaPC: Punto CedenteModelo Ley ExponencialModelo de Ley Exponencial: Procura superar las deficiencias del modelo Plstico de Binghan a bajas Velocidades de Cortes.Este modelo describe un fluido en el cual el esfuerzo de corte aumenta segn la Velocidad de corte elevadaAPI ha seleccionado a este modelo como el modelo estndar.-

K (RPM)nF:K: Indice de ConsistenciaN: Indice de ley ExponencialRPM: Velocidad de Corte, Velocidad RotacinCoeficiente nSe denomina ndice de comportamiento del flujo es adimensional y presenta las siguientes caractersticas:

Indica la capacidad de un Fluido para disminuir su Viscosidad con el Esfuerzo de Corte.-Vara entre 0.1 y 1.-Para fluidos newtonianos ( agua, glicerina) n = 1.-Es una medida del grado de no newtonicidad de un fluido y su capacidad de limpieza.-Cuanto menor es n, disminuye la viscosidad a altos regmenes de corte y mejora la penetracin. El fluido se hace ms pseudoplstico..-Para Tubera de PerforacinPara Espacio AnularNp:3,32 Log (Lec 600/Lec 300)Na:0,657 Log (Lec 100/Lec 3)Coeficiente nCausas que aumentan n

1) Eliminacin de Slidos Reactivos

2) Adicin de Diluyentes Qumicos

Causas que Disminuyen n

1) Adicin de Slidos Reactivos

2) Contaminacin QumicaCoeficiente K Se denomina ndice de Consistencia; sus unidades son [dinas . segn / cm2 .-Indica la Viscosidad de un sistema a una baja Velocidad de Corte.-Se ve afectado por la Concentracin de Viscosificador y Slidos.-La adicin de Slidos Reactivos y No Reactivos aumentan su valor.-La Eliminacin de Slidos y el agregado de Desfloculantes disminuyen su valor.-Al aumentar K, aumenta la Viscosidad Efectiva Anular, mejorando la capacidad de limpieza, pero puede aumentar la Viscosidad en la Broca y la Presin de Circi a) depende del tipo de viscosificante y los slidos totales.b) al aumentar K, aumenta la viscosidad efectiva anular, mejorando la capacidad de limpieza, pero puede aumentar la viscosidad en el trpano y la diferencia de presin de circulacin. Para Tubera de Perforacin Para Espacio AnularKp:(Lec 300/ 511np)Ka:(Lec 3/5,11na)Medicin de n y de K

Relacin n y VP/YP

Modelos ReolgicosModelo de Ley Exponencial Modificada: Puede ser utilizado para tomar en cuenta el esfuerzo requerido para iniciar el movimiento del fluido (Punto de Cedencia).-Esta ubicada entre el modelo Plstico de Binghan(el ms alto) y el modelo de Ley Exponencial (el ms bajo).-Este modelo puede aproximarse ms al comportamiento reolgico verdadero de la mayora de los fluidos de perforacin.-

Comparacin de los modelosGrfico Logartmico de los modelosNmero de ReynoldsEs un nmero adimensional que nos permite saber si un Fluido circulando est en Flujo Laminar o Turbulento .-9,28 D x V x d Rn :D: Dimetro HidrulicoV: Velocidad p/segd: Densidad lb/gal : Viscosidad (cps) < 2100 Laminar2100-4000 Transicional> 4000 Turbulento

Flujo TransicionalFlujo TurbulentoFlujo LaminarFlujo TapnDependencia con el tiempoTixotrpico: Algunos fluidos desarrollan estructura de gel luego de suspender la agitacin. Luego al aplicar el esfuerzo de corte hay una rpida disminucin de la viscosidad con el tiempo, y se comporta como pseudoplstico.Pseudoplstico: En estos Casos la viscosidad disminuye al aumentar la velocidad de corte. Comienzan a fluir al aplicar una pequea fuerza.-Dilatente: La viscosidad aumente con el esfuerzo de corte.-Reopctico: la viscosidad aumenta con el tiempo al aplicar el esfuerzo de corte.

Tipos de FlujosFlujo Laminar: Las fuerzas de friccin tratan de introducir rotacin entre las partculas en movimiento, pero simultneamente la viscosidad trata de impedir la rotacin. Dependiendo del valor relativo de estas fuerzas se pueden producir diferentes estados de flujo. Cuando el gradiente de velocidad es bajo, la fuerza de inercia es mayor que la de friccin, las partculas se desplazan pero no rotan, o lo hacen pero con muy poca energa, el resultado final es un movimiento en el cual las partculas siguen trayectorias definidas.- La prdida de energa es proporcional a la velocidad media. El perfil de velocidades tiene forma de una parbola, donde la velocidad mxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo.-

TuberaPared PozoAnularTipos de FlujosFlujo Turbulento: Al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la friccin entre partculas vecinas al fluido, y estas adquieren una energa de rotacin apreciable, la viscosidad pierde su efecto, y debido a la rotacin las partculas cambian de trayectoria, chocan entre s y cambian de rumbo en forma errtica. El flujo se caracteriza porque: a) Las partculas del fluido no se mueven siguiendo trayectorias definidas. b) La accin de la viscosidad es despreciable. c) Las partculas del fluido poseen energa de rotacin apreciable, y se mueven en forma errtica chocando unas con otras.

Pared PozoTuberaAnular