Modelos Reologicos

Modelos Reológicos REOLOGÍA

Perforación II

La reología es la ciencia de la fluidez de la materia que describe el comportamiento de los fluidos de perforación. Las propiedades reológicas de estos fluidos son importantes para: calcular las pérdidas de presión por fricción, determinar la capacidad de acarreo de sólidos, analizar la contaminación del lodo por sólidos, sustancias químicas otemperatura y determinar los cambios de presión en el interior del pozo durante el viaje. Algunas de las propiedades reológicas son: viscosidad del embudo (Marsh), Viscosidad plástica, punto de cedencia y Gelatinosidad, pH y alcalinidad del lodo, etc. MODELOS REOLÓGICOS Un modelo reológico es una descripción de la relación entre el esfuerzo de corte () que experimenta el fluido y la tasa de corte() Los modelos reológicos ayudan a predecir el comportamiento de los fluidos sobre una amplia escala de velocidades de corte. La mayoría de los fluidos de perforación son fluidos seudoplásticos no newtonianos.

Univ. Maldonado Crespo Cornelio

Modelos Reológicos Los más importantes modelos reológicos aplicables a ellos son:  Modelo Newtoniano  Modelo Plástico de Bingham  Modelo de la Ley dePotencia o ley exponencial

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 Modelo de Herschel-Buckley (punto cedente-ley de la potencia modificada[MHB])  Modelo de Casson  Modelo de Robertson-Stiff 1. MODELO NEWTONIANO Para un fluido newtoniano, la relación del esfuerzo de corte a la tasa de corte es constante. Esta constante es la viscosidad () del fluido. La ecuación que describe la reología de un fluido Newtonianoviene dada por:

Donde:  = viscosidad, poise (dina-seg/cm2) esfuerzo de corte(fuerza/área), dinas/cm2 = tasa de corte, seg-1 La ecuación se denomina “ley de viscosidad de Newton”. Todos los gases a temperatura y presión ambiente y los fluidos más sencillos (como el agua) presentan un comportamiento Newtoniano. Los fluidos que no siguen la ley de viscosidad de Newton se denominan noNewtonianos. Para estos fluidos, la viscosidad varía con la tasa de corte. La mayoría de los fluidos de perforación son no Newtonianos y varían considerablemente en su comportamiento de flujo. En fluidos no Newtonianos se utiliza la “viscosidad efectiva” (e) para diferenciar de los fluidos Newtonianos. La viscosidad efectiva siempre se mide o calcula a la tasa de corte que se corresponde con lascondiciones de flujo existente en el pozo o la tubería de perforación. Los fluidos de perforación presentan adelgazamiento por esfuerzo cortante cuando tienen una menor viscosidad a tasas de corte más altas que a tasas menores. Un tipo de fluido adelgazamiento por esfuerzo cortante comenzará a fluir tan pronto como se aplique una fuerza o presión de corte. Una tasa de corte en aumento causa la disminuciónprogresiva de la viscosidad. Este tipo de fluido se llama “seudoplástico”.

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Perforación II

Otro tipo de fluido seudoplástico no comenzará a fluir hasta que se aplique un esfuerzo de corte “umbral”. Este esfuerzo se denomina “esfuerzo de cedencia”.

2. MODELO PLÁSTICO DE BINGHAM Es el modelo reológico más común utilizado paradescribir las propiedades reológicas de los fluidos de perforación. Este modelo supone que el esfuerzo de corte es una función lineal de la tasa de corte, una vez que se ha excedido un esfuerzo de corte especifico (esfuerzo de corte umbral o punto cedente) y se expresa como:

Donde: PC = punto cedente, lbf/100ft2 VP = viscosidad plástica, cp Debido a que este modelo se desarrolló a partir de datosdeterminados entre las tasas de corte de 500 y 1000 seg-1 , caracteriza mejor un fluido a tasas de corte 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 siguientes ecuaciones:

1)

, donde: 600 = lectura del cuadrante para 600 rpm. 300 = lectura del cuadrante para 300 rpm.

2)

,ó

La tasa de...