Introducción

La cantidad de información necesaria para la perforación de pozos petroleros es muy extensa y variada, y aunque la mayoría de los textos disponibles se encuentran en otro idioma y son de diferentes autores, el manejo de la información es muy similar y puede parecer que todos los autores escribieron lo mismo, pero esto no es así, ya que cada uno aporta algo distinto en sus trabajos de la perforación de pozos y en esencia puede haber grandes diferencias de un texto a otro.

El lodo de perforación es un líquido o gas que circula a través de la sarta de perforación hasta la barrena y regresa a la superficie por el espacio anular. Hasta la fecha un pozo de gas o aceite no se puede perforar sin este concepto básico del lodo circulante.

Es una parte clave del proceso de perforación y el éxito de un programa de perforación depende de su diseño.

En general los lodos de perforación tendrán muchas propiedades que son benéficas para la operación, pero también algunas otras que no son deseables. Siempre hay un compromiso.

Una compañía de servicios proporciona servicios de ingeniería de lodos en los equipos de perforación. La tecnología de lodos de perforación se rige por tres factores:

Pruebas de Desempeño

Economía

Asuntos Ambientales

Ahora para saber si un lodo está cumpliendo con las funciones para las cuales está diseñado, las normas API han establecido normas para medir las propiedades de los lodos usando una serie de instrumentos y métodos con los cuales podemos apreciar el comportamiento del lodo.

El contenido de esta asignación se basa en el estudio de las propiedades reológicas y pruebas de lodos de perforación.

Propiedades Reológicas y Pruebas de Lodos de Perforación.

1- Reologia

La Reologia se define como la rama de la ciencia que estudia el flujo y deformación de la materia, particularmente el flujo plástico de los sólidos y el flujo de los fluidos no-Newtonianos.

CARACTERIZACIÓN DE LA REOLOGIA

V + dV F

V

EXPLICACIÓN:

La resistencia o fuerza de fricción es el esfuerzo cortante. La diferencia en la velocidades divididas entre la distancia entre las

plaquetas se llama velocidad cortante.

Unidades de Velocidad Cortante y Efuerzo Cortante

EFUERZO: UNIDAD: Lb / 100 Ft2

FUERZA QUE CAUSA AL CORTESUPERFICIE DE LA PLAQUETA

VELOCIDAD: UNIDAD: 1 / Seg (segundo reciproco)

DIFERENCIA DE VELOCIDAD ENTRE 2 PLAQUETAS EN FtDISTANCIA ENTRE 2 PLAQUETAS EN PIE

= 1 / Seg

MODELOS DE LA REOLOGIA

MODELO DE BINGHAM

EFUERZOCORTANTE

2 Plaquetas

A

MODELO DE LA LEY DE POTENCIA

MODELO NEWTONIANO

Existen dos tipos de fluidos en la naturaleza:

FLUIDOS NEWTONIANOS: Son aquellos cuya viscosidad se mantiene constante independientemente de la velocidad a que están siendo cortados cuando se mueven en conductos de de régimen laminar. Es decir, mantienen una relación directa y proporcional entre el esfuerzo de corte que genera el movimiento y la velocidad de corte a la cual se mueve.

VISCOSIDAD: Es la resistencia interna del fluido al movimiento, y que gobierna la relación del esfuerzo y la velocidad. Los fluidos que corresponden a la ecuación de Newton o fluidos newtonianos son: agua, glicerina, algunos compuestos de hidrocarburos, salmueras diluidas, etc.

TIPOS DE FLUJOS

Los fluidos se pueden mover según tres tipos de flujo:

FLUJO TAPON: Se da cuando se inicia el movimiento, a muy bajas velocidades, fluyendo con un perfil de velocidades donde el vector velocidad es siempre paralelo al eje del tubo y tiene el mismo sentido y magnitud alrededor de este, a excepción de las paredes del tubo. Es decir la velocidad es constante tanto en sentido como en intensidad, el perfil es achatado y plano.

FLUJO LAMINAR: A medida que crece la velocidad de flujo, el perfil va tomando la característica parabólica con vectores de velocidad mínimo en las paredes y que va creciendo hacia el centro del tubo donde tiene su máximo valor. La velocidad es paralela al eje del tubo, tiene el mismo sentido pero varía en intensidad.

FLUJO TURBULENTO: A mayor velocidad del fluido, en este caso la velocidad se vuelve caótica, no es paralela al eje del tubo, no tiene un sentido definido y tiene distintas intensidades aun en un mismo punto.

El paso de un flujo a otro depende de un número adimensional conocido comoNúmero De Reynolds re N, este número depende de factores como características del flujo que se mueve, geometría del conducto donde se mueve y caudal del fluido que fluye. A medida que la viscosidad del fluido crece el re N va aumentando para el paso de laminar a turbulento y crece aun mas si el fluido es newtoniano.

FLUIDOS NO- NEWTONIANOS: Estos no manifiestan una relación lineal entre la velocidad de corte y el esfuerzo de corte por lo cual no pueden representarse

VELOCIDADCORTANTE

por la ecuación de la viscosidad de Newton, estos fluidos se comportan de acuerdo a la reología de cada uno y por lo tanto son clasificados como no-Newtonianos.

1. Independientes del tiempo: Son aquellos cuyo valor de corte y esfuerzo de corte no cambian con el tiempo.

a. Fluidos Plásticos de Bingham: Su característica es que la relación velocidad de corte esfuerzo cortante, es representado por una línea recta, que no pasa por el origen. Su comportamiento se representa por la ecuación:

Donde:

τ = esfuerzo de corte.yp = punto de cedencia.μp = viscosidad plástica.δ = velocidad de corte.

b. Fluidos Pseudoplásticos y dilatantes, se caracterizan por las relaciones de velocidad de corte y esfuerzo de corte, se puede expresar por la ley de Potencias.

Donde:

τ = esfuerzo de corte.K = es la medida de la viscosidad.δ = velocidad de corte.n = es el factor de potencia, que es una medida del grado de desviación del comportamiento de un flujo newtoniano y se determina por la pendiente de una recta.

Si n = 1 es un fluido newtoniano.Si n > 1 es un fluido dilatante.Si n < 1 es un fluido pseudoplástico.

2. Dependientes del tiempo.- Tienen un comportamiento no lineal dependiendo del tiempo de reposo y con un valor constante del esfuerzo cortante, pueden ser Tixotrópicos o Reopécticos.

a. Los Fluidos Tixotrópicos, es el comportamiento que presentan algunos geles que se hacen fluir con el movimiento, siendo este cambio reversible, aumenta su resistencia a la gelatinosidad mientras se encuentran en reposo, en estos se encuentran los Iodos de perforación.

τ μ δ p p = y

τ = Kδ n

b. Los Reopécticos, estos aumentan los esfuerzos estructurados (arriba de un límite) bajo un valor de velocidad de corte; incrementan el esfuerzo cortante con respecto al tiempo, a una velocidad de corte constante.

c. Los Viscoelásticos, son aquellos cuyas propiedades viscosas muestran cierto grado de elasticidad, tienden a producir elongaciones cuando están sujetas a altos valores de velocidad de corte y a regresar a su condición inicial cuando dichos valores descienden a su nivel normal.

d. Complejos, son fluidos que muestran en su comportamiento más de un tipo de los demás fluidos, es decir fluidos que bajo condiciones variables de valor de velocidad de corte, temperatura, presión y tiempo muestran propiedades tixotrópicas, viscoelásticas y también de los fluidos plásticos de Bingham y pseudoplásticos.

Para su medición en campo se puede llevar a cabo de dos maneras:

"Cualitativa.- con el propósito de detectar una variación apreciable en las propiedades de flujo o viscosidad de embudo.

"Cuantitativa.- para la determinación de las propiedades del flujo con el propósito de diagnosticar y aplicar un tratamiento correctivo, mediante el viscosímetro, el cual da el valor de la viscosidad plástica, el valor del punto de cedencia y el esfuerzo.

Para llevar a cabo estas mediciones se emplean algunas herramientas como:

Embudo Marsh, se efectúa comparando el tiempo de escurrimiento del lodo con el del agua, es un instrumento calibrado con una capacidad de 1500 cm3 con una perforación en la parte inferior para la descarga. La viscosidad obtenida con el embudo, depende de las propiedades de flujo de ese lodo (Figura IV.2).

Figura IV.2. Embudo Marsh.

Viscosímetro Rotacional, o de velocidad variable como el viscosímetro Fann V-G o el Reómetro Baroid de 2 velocidades (Figura IV.3).

Figura IV.3. Viscosímetro de Fann.

Viscosímetro tubular, mide la caída de presión a través de una longitud dada de tubería a ciertas velocidades de flujo.

Viscosímetro Capilar, mide la caída de presión cuando se hace fluir un líquido Newtoniano o no-Newtoniano a través de un tubo capilar.

2- Pruebas o Ensayos que se le hacen al Lodo de Perforación.

Las Pruebas API para los Lodos de Perforación

Los lodos de perforación se miden continuamente y adecuadamente en el sitio del pozo. Las pruebas químicas y físicas básicas sirven para controlar las condiciones de lodos de perforación.

El Instituto Americano del Petroleo (API) emite prácticas recomendadas para procedimientos de pruebas y equipos.

API RP 13 B- 1 PARA LODOS BASE AGUA

API RP 13 B- 2 PARA LODOS BASE ACEITE

PRUEBAS ESTANDARES DEL API

Son pruebas comunes para lodos base agua y aceite

- Densidad del Lodo- Tasa de Filtracion - % de Agua, Aceite y Solidos- Viscosidad y Resistencia de Gel- Embudo de Marsh- Viscosimetro

PRÁCTICA RECOMENDADA API RP 13 B- 1 (PARA WBM)

- Contenido de Arena - Factor PH

- Capacidad al Azul Metileno (MBT)- Corrosión de la Sarta de Perforación- Análisis Químico:

Alcalinidad Cloruros Dureza Total Sulfuros

PRÁCTICA RECOMENDADA API RP 13 B- 2 (PARA OBM)

- Estabilidad Eléctrica- Actividad - Contenido Aceite y Agua de los Recortes- Análisis Químico:

Alcalinidad del Lodo Cloruros Totales del Lodo Calcio Total en Lodo

TITULACIONES:

- Alcalinidad - Carbonatos - Cloruros - Dureza Total como Calcio- Sulfuros

CÁLCULO DE CLORUROS:

0.88 Lt de + 318 gr NaCl = 1 Lt

Conc = 318 gr / 1 de SOLUCION

0,734 Lt de + 265 gr NaCl = 0,883 Lts

Conc = 265000 ppm o 26,5%

DENSIDAD:

El requerimiento primario de desempeño para un lodo de perforación es el control de presiones.

El peso del lodo es la medida de la densidad del lodo de perforación expresada en:

Libras por galón (Lb/gal) Libras por pie cúbico (Lb/pie3)

Kilogramos por metros cúbicos Kg/m3 (= gramo por centímetros cúbicos, gr/ cm3).

FILTRACIÓN: FILTRO PRENSA DEL API

- Aplicación de la Ley de Darcy

- Tiempo de Filtracion: 30 min

- Temperatura Atmosferica

- Presión de la Prueba: 90 PSI

RESULTADOS:

- Volumen de Filtrado

- Análisis de Revoque

ANÁLISIS DE RETORTA CONTENIDO DE LÍQUIDO Y SÓLIDO:

Una muestra cuidadosamente medida de lodo se calienta en juego de retorta hasta que los componentes líquidos se vaporicen.

Los vapores se condensan y se calientan en un vaso de medición.

El volumen de líquidos (aceite y/o agua) se lee directamente como porcentaje.

El volumen de sólidos (suspendidos y disueltos) se calcula por la diferencia con el 100%.

CONTENIDO DE ARENA:

El porcentaje de arena en el lodo se mide utilizando una malla de tamiz Nº 200 y un tubo graduado, el tubo de medición de vidrio se llena con lodo la 1era línea marcada y se le agrega agua hasta la siguiente línea marcada.

Se filtra el lodo a través de la malla del tamiz.Se calcula el porcentaje de arena retenida en la malla lavando la misma con un embudo y dejando que se asiente la arena, se lee porcentaje directamente en

el tubo graduado.

kit de contenido de arena

DETERMINACION DEL PH:

El PH es una medida de la concentración de iones hidrogeno en una solución, se utiliza medidor de PH o un papel indicador de PH, el papel indicador de PH

cambiara a diferentes colores dependiendo de las concentraciones de iones H+. El papel indicador puede medir hasta 0,5 más cercanos de la unidad, el medidor de PH da un resultado más preciso hasta el 0,1 de unidad.

ANALISIS QUIMICO:

TITULACIONES DEL LODO Y DEL FILTRADO:

Se utiliza solución estándar para determinar la cantidad de alguna sustancia disuelta en otra.

INDICADOR:

Las concentraciones de las sustancias disueltas en titulaciones ACIDO – BASE se determina por el cambio de color al final de la reacción.

ANALISIS QUIMICO:

ALCALINIDAD:

El procedimiento involucra el uso de una pequeña muestra agregando un indicador de fenol ftaleínas, y titulando con ácido hasta que el color cambia.

El número de ml de ácido por ml de muestra para el cambio de color e reporta como la alcalinidad.

Pm: Alcalinidad del Lodo

Pf: Alcalinidad del Filtrado

INDICADOR:

Las concentraciones de las sustancias disueltas en titulaciones ACIDO – BASE se determina por el cambio de color al final de la reacción.

ANALISIS QUIMICO:

CONTENIDO DE CLORUROS:

La cantidad de cloruros de lodo es una medida del contenido total de sal del fluido. El procedimiento involucra una muestra de filtrado, indicador de cromato de potasio, y una solución de nitrato de plata. Las titulaciones del método de Morh, el contenido de arena se calcula a partir de:

Cl = ml de nitrato de plata x 1000 ml de muestra de filtrado

ANALISIS QUIMICO:

CAPACIDAD AL MBT = Contenido de Arcilla en el lodo en Lbs/bbl

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE CATIONES:

Se utiliza una solución azul de metileno, los sólidos en suspensión absorberán la solución azul de metileno.

Se colocan gotas de solución en un papel filtro.

Se llega al punto final cuando aparece un tinte en forma de anillo azul alrededor de los sólidos sobre el papel filtro, la capacidad azul metileno es:

ml de azul metileno

ml de muestra de lodo

El contenido de Bentonita (ppb) = 5 x capacidad de azul metileno.

3- Determinación de la Densidad por medio de la Balanza de Lodo

Se define densidad como el peso que tiene que la unidad de volumen:

BALANZA DE LODOS

Se compone de una copa receptora del fluido muestra, que tiene una tapa con un orificio para evacuar el lodo remanente; consta además de sistema de nivel de burbuja; un brazo escala graduado; un contrapeso deslizable, un receptáculo de perdigones, para la calibración de la balanza y un soporte o pedestal de equilibrio de la balanza.

El brazo graduado puede llevar distintas escalas de lecturas según sean las unidades de trabajo.

METODO

1º. Se llena la copa de fluido teniendo mucho cuidado de no entrampar aire.

2º. Se coloca la tapa, el fluido remanente sale por el orificio de la tapa, se lava y se seca la balanza, y luego se coloca en el pedestal del equilibrio.

3º. Con el contrapeso deslizable se equilibra la balanza hasta que la burbuja quede en el centro del visor.

ρ= m g ; LGP v cm3

4º. Se procede a la lectura de la densidad según la escala escogida. La calibración de la balanza se hace con agua destilada a 20ºC, cuyo valor debe ser de 1g/ cc (8.34 LPG).

Balanza de Lodo

4- Determinación de Viscosidad con el Embudo de Marsh

Se define a la viscosidad como la resistencia interna del fluido al movimiento.

VISCOSIDAD DE EMBUDO O DE MARSH

Se determina con el embudo de Marsh. El embudo consta del embudo propiamente dicho y de un vaso llamado litrera o galonera. El embudo consta con en su parte superior de una malla 3/16 in de abertura con la finalidad de retener toda partícula mayor que pueda taponar el orificio inferior del embudo.

METODO

1º. Se llena el embudo a través de la malla hasta el tope de la malla manteniendo cerrado el orificio inferior del embudo. 2º. Una vez lleno se mide el tiempo que tarda en llenar la litrera hasta un cuarto de galón, expresándose la viscosidad como los segundos que tarda en fluir 1/4 gal.

El agua tiene una viscosidad de embudo de 26 - 27 seg / 1/4 gal. Siempre que se realiza una determinación se debe especificar la temperatura de la prueba.

VISCOSIDAD PLASTICA, PUNTO CEDENTE Y GELES

El instrumento a usar es el viscosímetro rotacional o de FANN.

El instrumento se compone de:− Cilindro giratorio− Cilindro estacionario (bob).− Resorte de restitución− Dial de lectura directa− Sistema de engranajes y perillas para cambio de velocidades− Vaso contenedor de muestra del fluido

METODO

1º. Se coloca el sistema de cilindro giratorio estacionario dentro del vaso conteniendo un fluido a analizar.

2º. Se coloca la palanca en posición de velocidad variable y con la manivela se hace girar el fluido a fin de homogeneizarlo.

3º. Se coloca la palanca en la posición de 600rpm, se hace girar el cilindro, donde se estabilice el dial se toma la medida a 600rpm.

4º. Se coloca la palanca en la posición 300rpm, se hace girar el sistema y se procede a la anotación de la lectura a 300rpm.

Viscosidad Plástica: Vp ﴾cps﴿ = L600−L300

Punto Cedente: Pc ﴾Lb / 100 ft2 ﴿ = L300 −Vp

LECTURA DEL GEL

1º. Estando el lodo homogeneizado se controlan 10 segundos que el lodo este quieto.

2º. Con la perilla se procede a darle la velocidad de 3rpm

3º. En el dial se observara un incremento de la lectura hasta que la aguja llega a un máximo de, este valor es anotado como el gel inicial.

El gel nos da una idea de la energía necesaria para iniciar el movimiento del fluido.

5- Determinación del Filtrado por medio el Filtro Prensa (Ht - Hp)

La cantidad de filtrado que pasa del lodo hacia la formación es muy importante en cuanto a la cantidad como a la calidad del filtrado. Se efectúa con el instrumento llamado FILTRO PRENSA API, el cual determina el volumen de líquido que pasa a través de un filtro en un tiempo determinado, cuando está sometido el sistema a una cierta presión de trabajo. El dispositivo consta de:

− Celda contenedora (que puede ser armada o no).− Malla de 60mesh, papel filtro.− Una tapa que tiene un dispositivo de entrada de presión.− En la parte inferior lleva un orificio de salida de filtrado que es recibido en una probeta graduada.− Soporte del sistema.− Cronómetro.

LECTURA API

1º. Se coloca el fluido muestra en la celda a la cual se le aplica una presión de

100psi y se contabiliza el filtrado que fluye durante 30 minutos.

LECTURA HP- HT

1º. En este caso la celda tiene que soportar una presión de 500psi y es introducido en una camisa calefactora de temperatura controlada.

Filtro Prensa

DETERMINACION DEL LA COMPOSICION DEL LODO

El lodo está compuesto por sólidos y líquidos. El conocimiento de estos como de la densidad nos permite plantear balances de masas que nos permiten determinar al por menor la composición global del lodo.

6- Retorta

Es un instrumento para determinar los sólidos totales y líquidos que componen al lodo.

Consta de:

− Recipiente contenedor de la muestra a analizar generalmente de 10cc.− Tapa que tiene un orificio central para permitir el paso de los fluidos gasificados.− Lo anterior acoplado a un sistema contenedor de sólidos arrastrados por los gases calientes (viruta metálica)− Fuente de calor (horno) de hasta 600ºC.

Los gases productos de la destilación pasan a un condensador donde se licuan y son recibidos en una probeta graduada. El resultado se expresa en % de volumen de sólidos y líquidos.

7- Calculo del Porcentaje de Líquidos - Sólidos Utilizando el Método de la Retorta.

OBJETIVO

Determinar el contenido en líquidos y sólidos de un fluido de perforación.UNIDAD

Porcentaje en volumen

EQUIPO

C Kit de retorta completoC Receptor volumétrico JPC Lana de acero finaC Lubricante de alta temperaturaC LimpiatubosC Cuchillo para enmasillar o espátula con hoja

PROCEDIMIENTO

1. Recoger una muestra de fluido y enfriarla a aproximadamente 80°F (27°C).

2. Llenar la cámara superior de la retorta con lana de acero muy fina.

3. Lubricar las roscas de la taza de muestra y el condensador con una capa fina de lubricante/compuesto contra agarrotamiento.

100% = % líquidos + % sólidos

Nota: Esto evitará pérdida de vapor a través de las roscas y también facilitará el desmontaje del equipo y su limpieza al final del ensayo.

4. Llenar la taza de muestra de la retorta con lodo libre de gas.

Nota: Cualquier aire atrapado causará lecturas falsas.

5. Colocar la tapa en la taza de la retorta; hacer girar la tapa lentamente.

Nota: Asegurarse de que algo de la muestra de prueba sea expulsado por el orificio de ventilación de la tapa

6. Repasar a limpio todo exceso de lodo y atornillar la taza de muestra de la retorta a la cámara superior de la retorta.

7. Colocar la retorta en el bloque aislador y tapar el aislador.

8. Poner el receptor volumétrico debajo del drenaje del condensador.

9. Calentar la muestra hasta que deje de pasar líquido a través del tubo de drenaje del condensador, o hasta que se apague la luz piloto de las unidades controladas termostáticamente.

Nota: Comúnmente esto tarda de 45 a 60 minutos.

10. Retirar el receptor volumétrico y examinar el líquido recuperado.

11. Dejar que el receptor volumétrico se enfríe hasta aproximadamente 80°F (27°C).

12. Leer y registrar los volúmenes de aceite, o sintético y agua en el receptor volumétrico.

13. Calcular el porcentaje en volumen de los componentes líquidos y sólidos del fluido.

a. % de agua en volumen = mL agua × 10.

b. % de aceite/sintético en volumen = mL de aceite/sintético × 10.

c. % de sólidos totales en volumen = 100 - % de agua en volumen - % de aceite/sintético en volumen.

14. Calcular la relación aceite/agua (RAA) o la relación sintético/agua (RSA) si el fluido es de lodo base agua o sintético.

Fracción agua = 100 - fracción aceite/sintéticoRAA = fracción aceite: fracción aguaRSA = fracción sintético: fracción agua

15. Calcular % en volumen de sólidos no disueltos.% sólidos no disueltos en volumen = % total sólidos en volumen - % sólidos disueltos en volumen

Nota: Para el cálculo de sólidos disueltos en fluidos base aceite o sintéticos, ver los cálculos de salinidad fase agua. Para fluidos base agua, ver los cálculos de contenido en cloruros.

16. Calcular % de salmuera en volumen.% salmuera en volumen = % agua en volumen + % sólidos disueltos en volumen

17. Calcular peso específico promedio (ASG) de sólidos.

Nota: Para lodos base aceite, ver los cálculos de salinidad fase agua para densidad-peso específico de salmuera. Para lodos base agua, ver los cálculos de contenido en cloruros para peso específico de salmuera.

18. Calcular % en vol. sólidos de bajo peso espec. (LGS).

19. Calcular lb/bbl de LGS. lb/bbl LGS = % LGS × peso esp. de los LGS × 3.505.

20. Calcular % en volumen de sólidos de alto peso espec. (material de peso).

% en vol. material de peso = % en vol. Sólidos disueltos - % en vol. de LGS

21. Calcular lb/bbl de material de peso. lb/bbl sólidos alto peso espec. (material de peso) = % material de peso × peso espec. Del material de peso × 3.50

EQUIPO DE RETORTA

8- Ensayo para la Determinación de Cloruros – Dureza.

Reología de los diferentes tipos de fluidos de perforación en el laboratorio

Los ensayos son utilizados para determinar sus posibles alteraciones en el campo provocados por diferentes tipos de contaminantes.

FLUIDOS BASE AGUA

Características físicas: densidad, filtrado y Reologia a 120 f.

Características químicas: alcalinidad del fluido (PM), alcalinidad de filtrado (Pf-Mf), MBT, cloruros, dureza cálcica.

FLUIDOS BASE ACEITE

FISICOS: Densidad, Reología 150ºF, Estabilidad Eléctrica, Filtrado HP-HT.

QUIMICOS: Alcalinidad (POM), Cloruros.

ENSAYOS FISICOS

DENSIDAD

Es la masa de la muestra por unidad de volumen se expresa en:

• gr/lt (gramos por litro)

• lb/gal- ppg (Libras por Galón) {8.345 ppg = 1000 gr/lt}

• lb/ft³ (libras por pié cúbico)

FILTRADO API

• Es la pérdida de volumen de Fase continua, medida en c.c. Luego de 30´, a 100 psi.

FILTRADO HP- HT

• Es la pérdida de volumen de Fase continua, medida en c.c. Luego de 30´, a 500 psi diferenciales y a 250ºF.

REOLOGIA

La Reología, nos permite determinar el régimen de flujo del Fluido de perforación, además de la Viscosidad Plástica, Yield Point y Capacidad de Gelificación.

• La V.P; se expresa en Cps.

• El Y. P, se expresa en lb/100ft2

• La capacidad de gelificación, también se mide en lb/100ft2.

ENSAYOS QUIMICOS

Alcalinidad (Pm)

• Permite medir la conc. De OH, en el Fluido, también el exceso de Cal libre en el Fluido.

Alcalinidad del Filtrado (PfMf)

• Permite medir la conc. De OH, disueltos en el Fluido, también la conc. de Carbonatos y Bicarbonatos.

M.B.T (metilen Blue Test)

• Es la reacción de las Arcillas al Azul de Metileno; se produce una coloración de las mismas debido al intercambio catiónico.

Cloruros

• Método de titulación con Nitrato de Plata, que permite determinar la conc. de cloruros disueltos en el Fluido y también el % en peso de Sal.

Dureza Cálcica

• Método de titulación con EDTA (Acido Etilen Diamínico Tetra Acético), que permite determinar la conc. De Ión Calcio, disuelto en el fluido.

Determinación de Sólidos y Líquidos

• Se realiza por medio de una "Retorta", donde la muestra es calcinada dentro de la celda; quedando los sólidos en su interior y evaporando los líquidos, para luego ser condensados.

• Con este método se determina el % de Sólidos, % de Agua y % de hidrocarburos, presentes en el Fluido.

Análisis Químicos de los Lodos de Perforación

Estos análisis se realizan para determinar la presencia y concentración de varios iones, para detectar el nivel de electrolitos que afectan los sólidos reactivos (bentonita) en los fluidos y también para determinar las propiedades del fluido. Los factores que se analizan son los siguientes:

PH.- es la medida de la acidez o la alcalinidad de una solución electrolítica y puede variar de 1 a 14, la clasificación dependiendo del valor que se obtenga es:

o Ácida cuando el valor de PH se encuentra entre 1 y 7.o Neutra como el agua destilada tiene un valor de PH = 7.o Alcalina cuando el valor de PH se encuentra entre 7 y 14.

En el campo se mide con el papel PH que nos indica su valor mediante la variación del color o puede ser mediante el uso de electrodos de vidrio (potenciómetro).

Dureza total.- es la suma total de los iones de calcio (Ca++) y Magnesio (Mg++) en una solución y se reporta comúnmente como contenido de calcio. Su medición se puede efectuar mediante un análisis volumétrico, usando un indicador calgamite y por titulación.

Cloruros.- se puede deber a sales disueltas al agregar agua (NaCI, CaCl2 o MgCl2) y por sales agregadas al lodo, estratos de sal perforados y por flujo de agua salada y se de termina por titulación del filtrado.

Alcalinidad.- esta medida en el lodo y en el filtrado consiste de la titulación de una pequeña muestra con una solución de ácido sulfúrico o nítrico al punto final de una solución indicadora (cuando el indicador cambia de color). Las 2 soluciones indicadoras más comunes son la fenolftaleína y el anaranjado de metilo.

Potasio.- sirve para suprimir la hidratación de las lutitas bentoníticas.

Las pruebas en el campo son la resistividad mediante la toma de registros ya que la resistividad el lodo de perforación y la del filtrado es necesaria en la interpretación de registros del pozo y se mide directamente al tomar la resistividad eléctrica al momento de tomar el registro.

La estabilidad eléctrica para Iodos de emulsión inversa esta prueba consiste en pasar un voltaje, aumentándolo a través de un electrodo sumergido en la emulsión, hasta que la corriente se establezca, debida a la separación del agua de la emulsión, entre otras.

Conclusión

La ingeniería de la perforación de pozos, al igual que cualquier otra ingeniería, se moderniza con el incremento y avance tecnológico, por lo que la información

debe a su vez ser actualizada en forma continua, ya que prácticas convencionales dejan de serlo y tecnologías que en años anteriores eran innovación, ahora se convierten en prácticas cotidianas.

Por lo tanto el desarrollo de los diferentes temas incluidos en esta asignación cumplen el objetivo de alcanzar un conocimiento básico de diferentes áreas de la industria petrolera, así como también el comprender la información, los procesos y los equipos y materiales necesarios, para realizar una buena perforación de pozos petroleros.

En el campo es necesario determinar algunas propiedades importantes del lodo a utilizar, puesto que el no conservar sus características puede afectar a la perforación del pozo, para esto existen algunos cálculos sencillos y el considerar ciertas actividades sencillas que se pueden realizar por el personal que se encuentre en el equipo.

Los modelos reológicos son una relación matemática que nos permite caracterizar la naturaleza reológica de un fluido, estudiando la deformación dada a una tasa de corte específica.

La reología permite analizar la hidráulica en la perforación rotatoria. Para ello, se utilizan normalmente los modelos “Plástico de Bingham” y “Ley de Potencia”, por lo simple de las ecuaciones de flujo y la facilidad con la que se estiman los parámetros involucrados. Sin embargo, algunos autores consideran que estos modelos no siempre tienen la capacidad de caracterizar el fluido en un rango amplio de tasas de corte y extienden el análisis a otros modelos reológicos.

Los modelos se definen sin tener en cuenta el efecto de la rotación ni la variación de la temperatura con la profundidad.

Referencias Bibliográficas

www.patentesonline.cl/patente.pesquisar.do?...fluido%20para %20perforacion.

Manual de introducción a los Fluidos de perforación. Diseñado por la empresa de la schlumberger:

http://www.scribd.com/doc/7904106/Introduccion-a-Fluidos-de Perforación-Lab-Oratorio

http://www.miliarium.com/proyectos/estudioshidrogeologicos/anejos/ metodosperforacion/Lodos_Perforacion.asp

Casson Rheological Model in Drilling Fluid Mechanics. Zhongying, Wang and Songran, Tang. 1982. Paper SPE 10564 presented at the International Petroleum Exhibition and Technical Symposium, Beijing, Marzo 17-24 .

Jiménez Mejía, José Fernando and Agudelo Durango, Walter Mario. Reología de Fluidos Newtonianos y No Newtonianos. 1996.

Sierra Baena, Miguel Angel. Lecturas Sobre Lodos de Perforación. Medellin, 2000.

Estudios Comparativos de Modelos Reológicos para Lodos de Perforacion. MARÍA ISABEL BEDOYA MORENO Y NATALIA CARDONA LAMPION UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. Sede Medellín, ESCUELA DE PROCESOS Y ENERGÍA, MEDELLÍN 2009.

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA

ARMADA NACIONAL (U.N.E.F.A.)

NUCLEO DELTA AMACURO

(Propiedades Reológicas y Pruebas de Lodos

de Perforación.)2da Asignación de

ingeniería de Perforación

Profesor:

Alumnos:

Ing. Carmelo Sisso Onni Farías

C.I.- 20.113.078

Ridson Guzman

C.I.- 18.387.934

Tucupita 27 / 10 / 2009