Tema Corregido De Perfo

HIDRÁULICA DE PERFORACION

1. Introducción.

Es la rama de la ciencia que trata el estudio y análisis del agua u otros fluidos en movimiento.
La perforación de pozos petroleros requiere de una hidráulica que cumpla con los objetivos de mejorar la eficiencia de la barrena y proveer un eficiente acarreo de los recortes de formación a la superficie. El sistema hidráulico está integrado por elequipo superficial, la sarta de perforación, y el espacio anular. El cálculo hidráulico en este sistema define el diámetro óptimo de las toberas de la barrena, con el cual se obtendrá la potencia hidráulica del flujo del fluido de perforación que promueva la óptima remoción de recortes, incremento en la velocidad de penetración y en la vida de la barrena.

2. Tipo de fluidos.
Basado en sucomportamiento de flujo, los fluidos se pueden clasificar en dos tipos diferentes: newtonianos y no newtonianos.

2.1Fluidos Newtonianos.
La clase más simple de fluidos es la clase de fluidos newtonianos. Los fluidos de base (agua dulce, agua salada, aceite diesel, aceites minerales y sintéticos) de la mayoría de los fluidos de perforación Son newtonianos. En estos fluidos, el esfuerzo de corte esdirectamente proporcional a la velocidad de corte, como lo indica la Figura


Los fluidos newtonianos no suspenderán los recortes y el material densificante bajo condiciones estáticas. Cuando los fluidos newtonianos (agua dulce, agua salada, salmueras y aceites) son usados para perforar, el pozo debería ser sometido a circulaciones o barridos de limpieza periódicamente y antes de realizar los viajes. Elesfuerzo de corte debe ser medido a distintas velocidades de corte para caracterizar las propiedades de flujo de un fluido. Sólo se requiere una medida, porque el esfuerzo de corte es directamente proporcional a la velocidad de corte para un fluido newtoniano.
A partir de esta medida, se puede calcular el esfuerzo de corte a cualquier otra velocidad de corte, usando la siguiente ecuación:

τ = μ x γEsta definición general es independiente de las unidades.

2.2 Fluidos no Newtonianos.
Cuando un fluido contiene arcillas o partículas coloidales, estas partículas tienden a “chocar” entre sí, aumentando el esfuerzo de corte o la fuerza requerida para mantener una velocidad de corte determinada. Si estas partículas son largas en comparación con su espesor, la interferencia causada por laspartículas será importante cuando estén orientadas al azar en el flujo. Sin embargo, a medida que se aumenta la velocidad de corte, las partículas se “alinearán” en el flujo y el efecto de la interacción de las partículas disminuye. Esto hace que el perfil de velocidad dentro de una tubería sea diferente al perfil del agua. En el centro de la tubería, donde la velocidad de corte es baja, la interferenciacausada por las partículas es grande y el fluido tiende a fluir más como una masa sólida.

Los fluidos no newtonianos demuestran una relación de esfuerzo de corte/velocidad de corte, de la manera ilustrada en la Figura


La relación de esfuerzo de corte a velocidad de corte no es constante, sino diferente a cada velocidad de corte. Para describir la viscosidad de un fluido no newtoniano a unavelocidad de corte en particular, se usa una “viscosidad efectiva”.
La viscosidad efectiva se define como la relación (pendiente) de esfuerzo de corte a velocidad de corte, a una velocidad de corte determinada, y se ilustra como la pendiente de una línea trazada desde la curva de esfuerzo de corte (a la velocidad de corte considerada) hasta el punto de origen

Los Fluidos No Newtonianos se dividenen:
a) Fluidos Plásticos.- Requieren una considerable cantidad de esfuerzo antes de iniciar el flujo
b) Fluidos Pseudoplásticos.- Tienden a tener poca estructura de gel, por lo tanto requieren poco esfuerzo para iniciar el movimiento. Estos fluidos tienden a adelgazarse (disminuir su viscosidad) a altos caudales.
c) Fluidos Dilatantes.- Son aquellos en que la viscosidad aparente se incrementa...