3. Lodos Propiedades - Copia
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INGENIERIA DE FLUIDOS DE PERFORACION Ing. Gregorio Mechato Quintana Escuela Profesional de Ingeniería de Petróleo FACULTAD DE MINAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA-PERU
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INGENIERIA DE FLUIDOS DE PERFORACION
Ing. Gregorio Mechato Quintana
Escuela Profesional de Ingeniería de Petróleo
FACULTAD DE MINASUNIVERSIDAD NACIONAL
DE PIURA-PERU
INGENIERIA DE FLUIDOS DE PERFORACION
CONTENIDO: Objetivos del Curso Introducción
Perforación de Pozos de Petróleo y Gas Sistema de Perforación Rotaria
Funciones básicas de los lodos de perforación Propiedades básicas Cálculos Básicos Lodos Base agua y base de aceite Consideraciones ambientales
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION
PROPIEDADES FISICAS1. DENSIDAD2. VISCOSIDAD3. PROPIEDADES REOLOGICAS4. RETORTA (SOLIDO, ACEITE,AGUA)5. ESTABILIDAD ELECTRICA6. CONTENIDO DE ARENA
Propiedades de los Fluidos de Perforación
1) DENSIDAD: El requerimiento primario de
desempeño para un fluido de perforación es el control de presiones.
La densidad de cualquier lodo está
directamente relacionada con la cantidad y gravedad específica promedio de los sólidos en el sistema,
Propiedades de los Fluidos de Perforación
1) DENSIDAD: El control de densidad es
importante ya que la presión hidrostática ejercida por la columna de fluido se requiere para contener la presión de la formación y para ayudar a mantener el agujero abierto,
Propiedades de los Fluidos de Perforación
La densidad de los fluidos de perforación debe ser diseñada de acuerdo a las presiones de la formación,
La presión ejercida por la columna de fluido debe ser igual a o ligeramente mayor que la presión de la formación
Ko
rdKdKre
rw
h
Ph > Py
Kd < K
Propiedades de los Fluidos de Perforación
DENSIDAD• Expresada en: gr/cc, kg/lts, lb/pie3 o lb/gal
¿Como se mide la densidad del lodo?
¿Como se mide la densidad del lodo?
Propiedades de los Fluidos de Perforación
2) viscosidad: La viscosidad se define como la resistencia de un
fluido al flujo. Conforme aumenta la penetración, los sólidos
inertes y los contaminantes entran al sistema de lodo y pueden hacer que la viscosidad aumente.
La viscosidad de embudo de MarshLa viscosidad se mide rutinariamente en el campo utilizando el embudo Marsh.Se llena el embudo hasta la marca indicada ( ¼ galón o 946 cc) y se mide el tiempo (seg) que le toma al fluido pasar a través del embudo. Para el agua seg a 70 °F
¿Como se mide la viscosidad del lodo?
Propiedades de los Fluidos de Perforación
3) PROPIEDADES REOLOGICAS:
LA REOLOGIA Estudia los cambios y deformaciones de un fluido en
movimiento, bajo un esfuerzo aplicado.
Las propiedades reológicas dependen del modelo de flujo y afectan directamente a la viscosidad efectiva. La viscosidad efectiva se mide en centipois
En caso de fluidos de perforación la reología es el estudio de las características que definen el flujo y las propiedades gelatinizantes del mismo.
Propiedades Reológicas de los fluidos
Caracterización Reológica :
ES LA RELACION DE ESFUERZO DE CORTE CON RESPETO A LA VELOCIDAD DE CORTE O PODEMOS SIMPLIFICAR COMO LA RESISTENCIA AL FLUJO ESPRESADA Centipoise
VISCOSIDAD EFECTIVA (μe)
La viscosidad efectiva (μe) de un fluido es la viscosidad de un fluido bajo condiciones específicas. Estas condiciones incluyen la velocidad de corte, la presión y la temperatura.
ESFUERZO DE CORTE : ES LA RESISTENCIA AL CORTE O MOVIMIENTO DE LAS CAPAS DE FLUIDO
UNIDADES DE PRESION : Lbs /100 ft2
(lb/100 pies2) = 1,0678 x
ESFUERZO DE CORTE ( ), 𝝉
VELOCIDAD DE CORTE : ES LA RELACION DE VELOCIDAD DE UNA CAPA DE FLUJO CON RESPETO A OTRA,
UNIDAD: 1 / seg = seg-1
γ (seg–1) = 1,703 x ω(RPM)
VELOCIDAD DE CORTE ( )𝜸
Viscosidad Aparente (V.A) A una determinada velocidad de corte el fluido tiene una
viscosidad que se denomina viscosidad aparente. La viscosidad efectiva a veces es llamada Viscosidad Aparente (VA).
Esta es la viscosidad que el fluido aparentaría tener si lo hubiéramos confundido con el fluido newtoniano y tratásemos de encontrar su viscosidad por medio de la determinación de su tensión de corte a esa velocidad de corte.
La viscosidad aparente está indicada por la indicación del viscosímetro de lodo a 300 RPM (300) o la mitad de la indicación del viscosímetro a 600 RPM (600).
Propiedades reológicas
COMPORTAMIENTO DE FLUJO Las propiedades de flujo de un lodo deben ser
controladas si se pretende que se comporte en forma apropiada en sus varias funciones.
Estas propiedades son en gran parte consecuencia de la viscosidad o, mas fundamentalmente de la reología.
La Viscosidad se define como la relación tensión de corte-velocidad de corte
La tensión de corte y velocidad de corte son son propiedades abstractas que están relacionadas con la deformación de la materia.
COMPORTAMIENTO DE FLUJO Es esencial tener cierta comprensión de estos
conceptos, puesto que todas las propiedades de flujo de un lodo dependen de la relación tensión de corte-velocidad de corte.
La REOLOGIA, es el estudio de esta relación. Dentro del sistema de circulación, la velocidad
de corte depende de la velocidad promedio del lodo en la sección que está atravesando en ese momento.
Así tenemos velocidades de corte más altas en la boquillas del trepano, más bajas en la sarta y menores en el anular.
COMPORTAMIENTO DE FLUJO Un cambio en la velocidad de la bomba
afectará las velocidades de corte en todo el sistema.
Análogamente, la presión de la bomba provee en cierta forma de una medida general de la tensión de corte en el sistema.
La tensión de corte depende de la velocidad de corte
Una velocidad mayor de corte encontrará una fuerza de resistencia mayor.
Por consiguiente las tensiones de corte en la sarta son mayores que en el anular.
FLUIDOS NEWTONIANOS Para algunos fluidos, la tensión de corte es
directamente proporcional a la velocidad de corte.
Un fluido de este tipo se denomina NEWTONIANO
El agua, el diésel y la glicerina son fluidos Newtonianos.
Matemáticamente los Fluidos Newtonianos satisfacen la siguiente relación:
FLUIDOS NEWTONIANOS Donde “m” es una constante. El gráfico de esta ecuación en coordenadas
rectangulares es:
FLUIDOS NEWTONIANOS Donde “m” es una constante.
COMPORTAMIENTO DE FLUJO
MODELO BINGHAN PLASTICOT = PC + PV * ( DV/DR)
MODELO DE LA LEY DE POTENCIAT = K * ( DV/DR) ^ N
MODELO DE LA LEY DE POTENCIA ( MODIFICADO )T = GEL I + K * ( DV/DR) ^ N
COMPORTAMIENTO DE FLUJO
RHEOGRAMA
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200 250 300
SHEAR RATE
SHEA
R ST
RESS
Actual
Binghan
Pow er
Modif icado
MODELOS DE FLUJOPOZO CHIAPAS-61FECHA
RPM ACTUAL BINGHAN POWER POWERMOD ACTUAL MODEL
3 6 16 1 2 PV 226 7 16 2 3 YP 16
100 18 23 14 18 GEL i 6200 28 31 24 29 GEL f 14300 38 38 32 38600 60 60 54 60 Nm 0.75
Vis.efec Dp 609 1181 89 155 Km 0.29Vis.efec Dc 380 723 78 130 Nb 0.66
Dh 17 1/2 Dc 8.50 Kb 0.63
GPM 727 Dp 5.00Vel Dc/Dp--> 76 63
Dv/dr Dc/Dp--> 24 14
RHEOLOGIA BINGHAN PLASTIC
POWER MODEL
MODELO BINGHAN PLASTICO T = PC + PV * ( DV/DR)
LAS PROPIEDADES REOLOGICAS QUE DEFINEN EL MODELO BINGHAN PLASTICO, SON:
LA VISCOSIDAD PLASTICA Y EL PUNTO CEDENTE
MODELO BINGHAN PLASTICO VISCOSIDAD PLASTICA ES LA RESISTENCIA
AL FLUJO CAUZADA POR LA CONCENTRACION, TAMAÑO, FORMA DE LOS RECORTES Y POR LA VISCOSIDAD DEL FLUIDO QUE LOS CONTIENE
PUNTO CEDENTE ES LA RESISTENCIA AL FLUJO CAUZADA POREL TIPO Y LA CONCENTRACION DE IONES ( ELECTROLITOS ) CUANDO EL LODO ESTA EN MOVIMIENTO.
MODELO DE LA LEY DE POTENCIA
T = K * ( DV/DR) ^ N
LAS PROPIEDADES REOLOGICAS QUE DEFINEN EL MODELO EXPONENCIAL SON LOS FACTORES EXPONENCIAS "N " , "K"
MODELO DE LA LEY DE POTENCIA
EL FACTOR "N" O INDICE DE FLUJO, MODELA EL COMPORTAMIENTO DE FLUJO O LA NO NEWTONIANIDAD DEL FLUIDO
EL FACTOR "K " O INDICE DE CORTE, ES LA RESISTENCIA AL FLUJO CAUZADA POR EL TIPO Y LA CONCENTRACION DE IONES ( ELECTROLITOS ) EN EL LODO EN MOVIMIENTO
MODELO DE LA LEY DE POTENCIA ( MODIFICADO )
T = GEL I + K * ( DV/DR) ^ N LAS PROPIEDADES REOLOGICAS QUE
DEFINEN EL MODELO EXPONENCIAL MODIFICADO SON LOS FACTORES EXPONENCIAS "N ", "K“ Y EL GEL INICIAL
GEL INICIAL , Y GELATINOSIDAD, ES LA RESISTENCIAAL FLUJO CAUZADA POR EL TIPO Y LA CONCENTRACION DE IONES ( ELECTROLITOS ) AL INICIAR EL FLUJO
MODELO DE LA LEY DE POTENCIA ( MODIFICADO )
EL FACTOR "N" O INDICE DE FLUJO, MODELA EL COMPORTAMIENTO DE FLUJO O LA NO NEWTONIANIDAD DEL FLUIDO
EL FACTOR "K " O INDICE DE CORTE, ES LA RESISTENCIA AL FLUJO CAUZADA POR EL TIPO Y LA CONCENTRACION DE IONES ( ELECTROLITOS ) EN EL LODO EN MOVIMIENTO
PROPIEDADES QUIMICAS1. DETERMINACION DEL ION
HIDROGENO: pH2. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO
CATIONICO: Ensayo del MBT
Propiedades Quimicas de los Fluidos de Perforación
1) DETERMINACIÓN DEL IÓN HIDRÓGENO (pH):
El grado de acidez o alcalinidad del lodo de perforación está indicado por la concentración del ion hidrógeno, la cual es expresada como pH.
Una solución perfectamente neutra tiene un pH de 7.0, Las soluciones alcalinas tienen lecturas de pH que varían arriba de 7
para una ligera alcalinidad, hasta 14 que es la más fuerte alcalinidad. Las soluciones ácidas varían justamente debajo de 7 para acidez ligera
y a menos de 1 para la acidez más fuerte
DETERMINACIÓN DEL IÓN HIDRÓGENO (pH):
La medida de pH se usa como auxiliar en el control químico del lodo y para detectar la presencia de contaminantes, tales como cemento, yeso, etc. El pH óptimo para cualquier lodo de perforación depende del tipo de lodo que se esté usando
DETERMINACIÓN DEL IÓN HIDRÓGENO (pH): Métodos
Método colorimétrico modificado, que es el papel pH que determina el pH desde 1.0 hasta 14.0 con exactitud de 0.5 unidades de pH y
Método electrométrico, que usa un instrumento de electrodo de vidrio, tal como el medidor de pH Beckman, o analítico que ofrece un grado más grande de exactitud del que es posible con el método anterior
