Petroleo

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

Programa de Entrenamiento Acelerado para Ingenieros Supervisores de Pozo

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

Reología • Reo • Logos = Flujo = Estudio

• La Reología es el estudio del flujo de fluidos.

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

Razones para estudiar la Reología
Se requiere la Reología para predecir: • Qué tan bueno es eltransporte 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 la hidráulica de los fluidos de perforación.

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

Reología
•Caracterización de los Fluidos Reología

F

A v

v + dv

-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.

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

Reología
El esfuerzo cortante y la velocidad de cizallamiento:
• Esfuerzo Cortante : Unidad : Lbf / 100 ft 2
Fuerza que causa el corteárea superficial de la lámina
• Velocidad de cizallamiento: Unidad : 1 / seg (segundo recíproco)

Diferencia de velocidad entre 2 láminas Distancia entre 2 láminas

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

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

lbf 1 2 100 ft

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

lbf 1 2 100 ft

gm* cm sec 2 = 4 .79 Dyne = 4 .79 2 2 cm cm

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

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

µ

=

τ γ

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.HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

Fluidos Newtonianos

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

El esfuerzo cortante es directamente proporcional a lavelocidad de cizallamiento:

Esfuerzo Cortante

µ

=

τ γ

Velocidad de Cizallamiento

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

Fluidos Newtonianos
•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 noNewtoniano. • La viscosidad de un fluido no Newtoniano se conoce como la viscosidad efectiva y para obtener su valor se debe especificar una velocidad de cizallamiento específica.

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

Modelo Plástico de Bingham

Se han desarrollado varios modelos matemáticos para simular la reología de los fluidos de perforación. El que se usa más ampliamente en el campo es el ModeloPlástico 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.

Esfuerzo Cortante

Velocidad de Cizallamiento

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN
La ecuación del modelo plástico de Bingham está dada por: La intercepción τ y con el eje “y” se conocecomo el Punto de Cedencia y es el esfuerzo que se requiere para hacer que el fluido se ponga en movimiento. La pendiente de la curva se conoce como la Viscosidad Plástica.

τ = µ pγ + τ y

Esfuerzo Cortante
Pendiente = PV Intercepción = YP Punto de Cedencia

Velocidad de Cizallamiento

HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN

Modelo Plástico de Bingham

Viscosidad Plástica, PV: Los lodos de...