La Universidad

Universidad De Oriente

Escuela De Ingeniería De Petróleo
Núcleo de Monagas – Maturín

Perforación

UNIDAD N°3

HIDRÁULICA

HIDRÁULICA

Es la operación donde el fluido se utiliza para transferir presión desde la superficie a la mecha, utilizando la caída de presión a través de la misma, para mejorar la tasa de penetración. Parte de la energía que transmite el fluido deperforación también se pierde al limpiar el área que está por delante de la mecha acarreando los ripios generados durante la perforación, evitando la aglomeración de los mismos en el cuerpo y cara de la mecha.

Para que el fluido realice algunas de sus otras funciones como la de arrastrar los ripios a la superficie, las bombas de lodo deberán ser capaces de vencer las pérdidas de presión totalesasociadas con el equipo de superficie, la sarta de perforación, la mecha y el espacio anular, enviando un caudal que sea suficiente 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, incrementando la pérdida de circulación, el control de arremetidas y otros asuntosrelacionados con la estabilidad del pozo.

El propósito de un programa hidráulico es el de ofrecer las ecuaciones y procedimientos básicos para realizar un análisis del sistema circulante, dando una visión del efecto que tiene la reología del fluido de perforación sobre las pérdidas de presión del sistema circulante, razón por la cual, mientras más precisos sean los modelos reológicos utilizados paradescribir el fluido de perforación, más preciso podrá ser el análisis hidráulico a desarrollar.

MODELOS REOLÓGICOS

Modelo plástico de Bingham

Por su sencillez, el modelo reológico comúnmente utilizado para describir las propiedades reológicas de los fluidos de perforación es el modelo plástico de Bingham. Este modelo supone que el esfuerzo de corte es una función lineal de la tasa decorte, una vez que se ha excedido un esfuerzo de corte específico (el esfuerzo de corte umbral o punto cedente) y se expresa como τ = PC + VP (γ), donde:

PC = Punto cedente, lbf/100 ft2
VP = Viscosidad Plástica, cP (centipoise, 1/100 Poise)

Debido a que este modelo se desarrolló a partir de datos determinados entre las tasas de corte de 500 a 1000 seg-1, caracteriza mejor un fluido a tasas decorte más altas. El PC y la VP se calculan a partir de datos obtenidos con un viscosímetro concéntrico convencional, a 600 y 300 rpm, mediante las ecuaciones siguientes:

1. VP = θ600 - θ300, donde:
• VP = viscosidad plástica, cP
• θ600 = lectura del cuadrante para 600 rpm
• θ300 = lectura del cuadrante para 300 rpm

2. PC = θ 300 - VP
La tasa de corte en rpm, multiplicada por 1,702,nos da la tasa de corte en seg-1, para los reómetros convencionales utilizados en campos petroleros. Una vez que se han determinado los valores de VP y PC, se puede utilizar el modelo para determinar el esfuerzo de corte a cualquier tasa de corte.

Ley Exponencial

El modelo de la Ley Exponencial describe un fluido en el cual el esfuerzo de corte graficado en función de la tasa de corte es unalínea recta, cuando se utiliza papel de coordenadas doblemente logarítmicas. Debido a que se aproxima más al comportamiento de un fluido de perforación a bajas tasas de corte, en comparación con el modelo plástico de Bingham, con frecuencia se emplea para monitorear las características de suspensión y calcular la pérdida de presión del fluido de perforación en el anular. El modelo de la leyexponencial es:

τ = Kγn, donde:
K=índice de consistencia del fluido, lb-segn/100 ft2
n=exponente de la ley exponencial, adimensional
τ= esfuerzo de corte (fuerza/area) dinas/cm2
γ= tasa de corte seg-1

Los parámetros reológicos n y K se pueden calcular a partir de dos puntos de datos cualesquiera de tasa de corte/esfuerzo de corte. Debido a que no es usual que, en un gráfico de coordenadas...