mecanica de fluidos

Programa de Entrenamiento
Acelerado para Supervisores

IPM

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´Fluidos e Hidráulica

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FLUIDOS E HIDRÁULICA
DE LA PERFORACIÓN

Reología

IPM

2

´Fluidos e Hidráulica

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• Reo = Flujo
• Logos = Estudio
• La Reología es el estudio del flujo de fluidos.

Razones para estudiar la Reología
• Se requiere la Reología para predecir:IPM

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´Fluidos e Hidráulica

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• Qué tan bueno es el transporte los recortes afuera del pozo
• Qué tan buena es la limpieza de los ripios en la cara de la
barrena.
• Cuáles son las pérdidas de presión en el sistema.
• Cómo se comporta el sistema de fluido con los regímenes de
flujo que se emplean en el pozo.
• En otras palabras se necesita entender lahidráulica de los
fluidos de perforación.

Reología
• Caracterización de los Fluidos
Reología

v + dv

A
v

-La fuerza de resistencia o arrastre es el esfuerzo de cortante
-La diferencia en las velocidades dividido entre la distancia
se llama la velocidad de cizallamiento.

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´Fluidos e Hidráulica

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F

Reología
El esfuerzo cortante y la velocidad decizallamiento:
• Esfuerzo Cortante :

Unidad : Lbf / 100 ft 2

área superficial de la lámina
• Velocidad de cizallamiento: Unidad : 1 / seg (segundo
recíproco)

Diferencia de velocidad entre 2 láminas
Distancia entre 2 láminas

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Fuerza que causa el corte

En Unidades del sistema internacional de medidas, S.I.:

lbf
1100 ft 2
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6

gm * cm
2
Dyne
sec
= 4 . 79
= 4 .79
2
cm
cm 2
´Fluidos e Hidráulica

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lbf
1
2
100 ft


g  
cm 
 454
  980
2 


lbf  
sec 
lbf

=
*
2
2
100 ft

cm 
 30 . 48



ft 


Viscosidad
• La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir
y se define como la Razón del Esfuerzo cortante
a lavelocidad de cizallamiento.

=

dyne • sec
=> Poise
2
cm

• La unidad “Poise” es algo grande, por lo que se
prefiere expresar la viscosidad en “Centipoise” que
es 1/100 de 1 Poise.
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7

´Fluidos e Hidráulica

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µ

τ
γ

Fluidos Newtonianos
Los fluidos Newtonianos son aquellos en los cuales la viscosidad permanece
constante para todas las velocidades decizallamiento siempre y cuando la
temperatura y la presión permanezcan constantes.
Ejemplos de Fluidos Newtonianos son: el agua, la glicerina y el aceite ligero.

Esfuerzo
Cortante

IPM

8

µ

Velocidad de
Cizallamiento
´Fluidos e Hidráulica

=

τ
γ

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El esfuerzo cortante es directamente proporcional a la velocidad de cizallamiento:

Fluidos NoNewtonianos

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9

´Fluidos e Hidráulica

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•Los fluidos no newtonianos no muestran una proporcionalidad directa
entre el esfuerzo de cortante y la velocidad de cizallamiento. La mayoría
de los fluidos de perforación son no newtonianos.
•La gráfica que se muestra es un ejemplo un fluido no Newtoniano.
• La viscosidad de un fluido no Newtoniano se conoce como laviscosidad
efectiva y para obtener su valor se debe especificar una velocidad de
cizallamiento específica.

Modelo Plástico de Bingham

Esfuerzo
Cortante

Velocidad de
Cizallamiento
IPM

10

´Fluidos e Hidráulica

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Se han desarrollado varios modelos matemáticos para simular la reología de
los fluidos de perforación. El que se usa más ampliamente en el campo esel
Modelo Plástico de Bingham.
Este modelo supone un comportamiento lineal de la relación entre el esfuerzo
cortante y la velocidad de cizallamiento, pero la línea no cruza el origen como
sucede con los fluidos Newtonianos.

Modelo Plástico de Bingham
La ecuación del modelo plástico de Bingham está dada por:

τ = µ pγ + τ y

Esfuerzo
Cortante
Pendiente = PV
Intercepción = YP...