Determinación De Propiedades Reológicas En Un Lodo De Perforación

DETERMINACIÓN DE LAS
PROPIEDADES REOLÓGICAS

1. OBJETIVO

En esta práctica se tiene por objetivo determinar las propiedades reológicas de un lodo de perforación mediante el uso de un viscosímetro rotativo (Rheometro).

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

Por definición la viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir; como ya se ha visto en una práctica anterior la viscosidad sirve parasuspender los recortes en el espacio anular así como ofrecer seguridad contra otro tipo de problemas que se presentan en el pozo. Sin embargo es necesario advertir a cerca de las desventajas de perforar con un lodo de viscosidad excesivamente alta, lo que puede ocasionar algunos de los siguientes problemas:

* Baja velocidad de penetración

* Aparición de sobre-presiones y depresionescuando se baja y se saca la sarta de perforación.

* Aumentos sensibles en el costo de la inyección introducidos por las exigencias de un mayor tratamiento químico.

* En general se tiene el aumento de problemas como resultado de una mayor presión fluctuante en el sistema.

2.1. Viscosidad

La viscosidad de define como la resistencia interna al flujo de un fluido. También lapodemos definir como la relación existente entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte de un fluido.

El elemento de la figura es un elemento líquido sobre el cual se produce una fuerza F que actúa sobre el área A lo que se llama esfuerzo de corte (t).

En el mismo elemento se tiene un deslizamiento en dirección de la fuerza lo que se llama velocidad de corte (γ).

2.2. ReologíaLa Reología es el estudio de la viscosidad y las deformaciones en el flujo de un fluido de perforación cuando éste se encuentra en movimiento. Las propiedades reológicas están definidas por el esfuerzo de corte (t) y la velocidad de corte (γ) que son los factores que originan la composición de la viscosidad y dan lugar a las variables reológicas que son:
Viscosidad plástica (VP)Punto cedente ó Yield point (PC ó YP)

2.3.1. Viscosidad plástica (VP)
La viscosidad plástica es la resistencia al flujo de un fluido debida principalmente a la fricción entre las partículas suspendidas y la viscosidad de la fase fluida continua. Para casos prácticos la viscosidad plástica depende de la cantidad de sólidos y la forma de las partículas que forman estos sólidos.2.3.2. Punto cedente (PC ó YP)
Es la resistencia al flujo causado por la atracción molecular, que es el resultado de la atracción de las cargas positivas o negativas situadas en o cerca de las partículas en condiciones de flujo, esta variable depende de la viscosidad absoluta continua, el volumen de los sólidos, el volumen del lodo dispersado, la atracción o repulsión entre partículassólidas o entre partículas sólidas y las fases del fluido.

2.3.3. Viscosidad aparente (VAP)
Es la medida de la viscosidad de un fluido en determinado tiempo bajo las condiciones de temperatura y agitación no normalizadas y depende de la proporción del flujo comprendida en la medición, así como de sus condiciones ambientales. Para los fluidos de perforación la viscosidad aparentegeneralmente disminuye cuando la proporción del flujo aumenta.

2.3. Modelos reológicos

Las variables reológicas del lodo son importantes en los cálculos de hidráulica de fluidos, ya que a partir de estas variables (VP y YP) se han establecido los modelos reológicos que ayudan a predecir el comportamiento de los fluidos sobre una amplia escala de velocidades de corte. Los más importantemodelos reológicos aplicables a los fluidos de perforación son:

Modelo de Bingham
Modelo de ley de potencia
Modelo de Herschel – Bulkley (MHB)

En el laboratorio y en el pozo se usan los viscosímetros rotativos (Viscosímetro Fann, Rheometro, etc.), como un medio de evaluar cuantitativamente las propiedades reológicas del fluido de perforación; respecto a estos parámetros...