Fluidos de Perforación

ANEXO A2. CONCEPTOS Y DESARROLLO DE LAS ECUACIONES UTILIZADAS

ANEXO A2. CONCEPTOS Y DESARROLLO DE LAS ECUACIONES UTILIZADAS:
El conocimiento de las propiedades físicas de los fluidos de perforación son esenciales
para una operación exitosa, la densidad y las propiedades reológicas y tixotropicas deben
ser monitoreadas antes y durante la perforación. Estas contribuyen a varios aspectosesenciales como son:
•
•
•
•

Control de presiones
Estabilidad del agujero
Trasmitir energía hidráulica a la barrena
Extracción de recortes

En el siguiente anexo se describirán los modelos matemáticos, así como los conceptos
utilizados para el para la predicción del comportamiento del fluido desarrollado en el
laboratorio.
A2.1

Reología

Reología es la ciencia que trata de ladeformación y del flujo de la materia. Al tomar
ciertas medidas en un fluido, es posible determinar la manera en que dicho fluido se
comportara bajo diversas condiciones, incluyendo la temperatura, la presión y la velocidad
de corte.
A2.1.1 Viscosidad
La viscosidad se puede definir como la resistencia que opone una sustancia al flujo, este
concepto físicamente se puede llevar a una ecuaciónmediante la analogía de la ley de
viscosidad de newton.
Se tiene un sistema que consta de 2 placas paralelas divididas por un fluido como se
muestra en la figura A2.1.1
A
y
F

v

Figura A2.1.1: Experimento de Newton

A la placa superior se le aplica una fuerza F, esta acción da como resultado que la placa
se mueva con una velocidad V, por lo tanto la fuerza es directamente proporcional ala
fuerza:

F ∝v

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

A2- 1

ANEXO A2. CONCEPTOS Y DESARROLLO DE LAS ECUACIONES UTILIZADAS

Mientras mas grande es la placa mas fuerza necesita para alcanzar la velocidad v, por lo
que el área también es directamente proporcional a la fuerza:

F ∝v⋅ A
Por otro lado, si se tiene una mayor cantidad de fluido entre lasplacas menos fuerza se
requiere, por lo tanto la distancia es inversamente proporcional.

F ∝v ⋅ A⋅

1
y

A todo esto se le agrega una constante de proporcionalidad a la cual se le representa con
el símbolo µ , mientras mas viscoso es el fluido mas fuerza se necesita para mover la
placa, la ecuación queda de la siguiente forma:

F ∝ µ ⋅v ⋅ A⋅

1
y

Haciendo un análisis dimensional laviscosidad queda con las siguientes dimensiones:

1
1 
L t  1
M
µ = F ⋅ ⋅ y ⋅ =  M ⋅ 2  ⋅   ⋅ ( 2 ) ⋅ ( L) =
v
A 
t  L L
L⋅t
Donde:
M= masa
L= Longitud
t= Tiempo
En el campo petrolífero, se usan los siguientes términos para describir la viscosidad y las
propiedades reológicas del fluido de perforación:
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Viscosidad embudo (seg/qt o seg/l).Viscosidad aparente (cP o mPa•seg).
Viscosidad efectiva (cP o mPa•seg).
Viscosidad plástica (cP o mPa•seg).
Punto cedente (lb/100 pies2 o Pa).
Viscosidad a baja velocidad de corte y Viscosidad a Muy Baja Velocidad de Corte
(LSRV) (cP o mPa•sec).
7. Esfuerzos de gel (lb/100 pies2 o Pa).

A2.1.1.1

Viscosidad embudo

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

A2- 2ANEXO A2. CONCEPTOS Y DESARROLLO DE LAS ECUACIONES UTILIZADAS

Es la viscosidad que se mide a partir de la prueba del embudo Marsh, consiste en medir el
tiempo que tarda en pasar un volumen determinado por este, como esta medida es usada
principalmente en campo para detectar cambios en el fluido de perforación, no se
abordara mas a detalle en esta tesis, debido a que esta prueba no aroojaresultados
cuantitativos.
A2.1.1.2

Viscosidad efectiva

La viscosidad efectiva (μe) de un fluido es la viscosidad de un fluido bajo condiciones
específicas. Estas condiciones incluyen la velocidad de corte, la presión y la temperatura,
derivado de lo anterior se tiene que calcular la viscosidad efectiva para el espacio anular y
la tubería de peroración debido a las variaciones de...