Viscosificantes, Densificantes y Reologia

DENSIFICANTES, VISCOSIFICANTES, Y REOLOGÍA


Laboratorio de Perforación II, Departamento de procesos y energía. Facultad de Minas.
Universidad Nacional de Colombia. Medellín. Cra. 80 x Cl. 65. Barrio Robledo.



Resumen: Las propiedades físicas y reológicas de los fluidos de perforación son de suma importancia al momento de perforar, tanto para mantener la presión hidrostática como enla limpieza del pozo. A continuación se presentan los resultados del incremento de la densidad de un lodo bentonítico utilizando carbonato de calcio como agente densificante. Se analizan los resultados obtenidos en las pruebas de densidad, embudo Marsh, filtración y reometría.
Palabras clave: Densidad, viscosidad, Reología, bentonita, carbonato de calcio, ley de potencia.

1.INTRODUCCIÓN

El fluido de perforación cumple, junto con otras funciones, el papel de controlar las presiones en el pozo, es decir que su presión hidrostática ha de ser mayor que la de pozo para prevenir influjos.

Éste debe estar en equilibrio con otros parámetros, por ejemplo, en caso de una diferencia excesiva entre la presión del pozo y la presión del lodo se puede dar dos casos, si es muchomayor puede generar fracturas en la formación y ocasionar pérdidas de fluido, o si es mucho menor pueden existir flujo desde la formación hacia el pozo y causar un blowout.

Es por esto que propiedades como la densidad, la viscosidad y la fuerza gel del fluido de perforación son de vital importancia. A continuación se presenta la elaboración de un lodo base agua con bentonita, densificado luego concarbonato de calcio. Seguido de esto se miden propiedades como densidad, viscosidad y fuerza gel en equipos como el embudo Marsh y el viscosímetro rotacional antes y después de ser densificado.
2. MARCO TEÓRICO Y DEFINICIONES

Un Modelo Reológico es una descripción de la relación entre el esfuerzo de corte (τ) que experimenta el fluido y la tasa de corte (γ). Los modelos reológicos lospodemos clasificar en modelos newtonianos y no newtonianos.
Modelos Newtonianos. La relación del esfuerzo de corte con la tasa de corte es constante, siendo esta constante: la viscosidad (μ) del fluido. Además el modelo representa fluidos ideales en los cuales la velocidad de corte es directamente proporcional al esfuerzo de corte. Así, la ecuación que describe la Reología de un fluido Newtoniano sepuede expresar como;



Viscosidad – poise (dina-seg/cm2)
Esfuerzo de corte – (dinas/cm2)
Tasa de corte – seg-1

Figura 1. Comportamiento Del Fluido Newtoniano
Modelos No Newtonianos. Los fluidos que no siguen la ley de viscosidad de Newton se denominan no Newtonianos. El comportamiento de flujo de estos fluidos es mucho más complejo que el de los Newtonianos. Para estos fluidos, laviscosidad varía con la tasa de corte. La mayoría de los fluidos de perforación son no Newtonianos y varían considerablemente en su comportamiento de flujo.
Modelo Plástico De Bingham.
En este tipo de fluidos es necesario vencer un esfuerzo inicial para que se dé su movimiento, y por esto la relación entre la tensión y la velocidad de corte.

Figura 2. Representación Del Modelo Plástico DeBingham

Modelo De Ley De Potencias
Este modelo ha resultado ser mucho más preciso que el de Bingham, tomando asunciones de fluido seudoplástico, en el cual la velocidad de corte tiene incrementos que son no lineales, lo que indicaría que la viscosidad del fluido tiene una tendencia a disminuir. Además el modelo está gobernado por la siguiente ecuación:


Figura 3. Representación de fluidoseudoplástico utilizado en modelos de ley de potencia
Modelo De Ley De Potencia Modificado
En este tipo de modelo que es muy similar al de ley de potencias original, se le agrega un parámetro nuevo que es el de la cedencia, y el modelo está gobernado por la siguiente ecuación,


Figura 4. Modelo de ley de potencias modificado

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