Presentacin de PowerPoint

Reologa y hidrulica Christian Marn Carolina Ojeda Sergio Senz ReologaReologa es la ciencia de la deformacin y el flujo de la materiaEs la parte de la fsica que estudia la relacin entre el esfuerzo y la deformacin en los materiales que son capaces de fluir.

Factores influenciados por la ReologaLimpieza del huecoLa suspensin de slidos Estabilidad del huecoLos slidos de control ECD (La densidad efectiva ejercida por un fluido en circulacin contra la formacin )Sobretensiones Viscosidad Es la resistencia a fluir de una sustancia.Describe la resistencia al rozamiento de una capa de fluido que se desliza sobre otra capa , dividido por la velocidad relativa de las capasViscosidad = Esfuerzo cortante Velocidad de cizallamiento

esfuerzo cortanteCuando un fluido est fluyendo , existe una fuerza en el fluido que se opone al flujo . Esta fuerza se conoce tambin como la tensin de corte . Es una fuerza de friccin que se desarrolla en laminas de fluido , unas paralelas a otras . La tensin se produce ms fcil entre las capas de fluido continuas y tambin entre la capa externa de la pared movible con el fluido . Esto significa que el fluido en contacto con la pared fija no fluye

velocidad de cizallamientoEs la velocidad a la cual una capa de fluido se desliza por encima de otra capa de ese mismo fluido dividido por la distancia entre ellos . Depende de la velocidad media de la geometra en la que est fluyendo

(sec-1) = Velocidad B (ft/sec) - Velocidad A (ft/sec) Distancia (ft)Tipos de fluidos Fluidos Newtonianos : Esfuerzo cortante es directamente proporcional a la velocidad de cizallamiento Rendimiento de estrs ( tensin requerida para iniciar el flujo ) es siempre cero No suspender materiales de peso Cuando se duplica la velocidad de cizallamiento , el esfuerzo cortante tambin se duplica

FLUido NewtonianoEl fluido que fluye en un tubo cilndrico se da en capas concntricas El perfil de velocidad es mximo en el centro de la tubera y va disminuyendo hasta cero en las paredes.El esfuerzo cortante es mximo en la pared, cero en el centro de la tubera

Fluido no-newtonianoLa viscosidad dependiente de la velocidad de cizallamiento A bajas velocidades de cizallamiento , las partculas se enlazan entre s , aumentando la resistencia al flujo. A velocidades de cizallamiento ms altas los lazos que unen estn rotos.Rendimiento de estrs no es cero

Viscosidad plstica Se describe como esa parte de la resistencia a fluir causada por la friccin mecnica Afectado por:concentracin de slidosTamao y forma de los slidosLa viscosidad de la fase fluida

La viscosidad plstica se incrementa porSlidos de perforacin hidratablesArcillas, lutitas.Slidos de perforacin inertesArena , piedra caliza, etc.Materia coloidalEl almidn , CMCLas partculas se rompen aumentando as el rea superficial y ms friccinMaterial de peso para aumentar la densidadLa viscosidad plstica disminuye porEliminacin de slidosZarandasDesarenadores , desiarcilladores , centrfugasLa reduccin de la fuerza de gel permite que las partculas ms grandes se sedimenten.La dilucin de slidos con aguaYield Point Medida de las fuerzas electroqumicas o de atraccin de un fluido. Estas fuerzas son el resultado de las cargas negativas y positivas ubicadas en o cerca de las superficies de las partculas.

Depende dePropiedades superficiales de los slidos del fluidoConcentracin volumtrica de los slidos Ambiente elctrico de los slidos. El Yield Point aumenta porContaminantessalCementoNeutraliza las cargas de las partculas de arcilla que causan floculacin

Las partculas de arcilla se fracturan causando fuerzas residuales que se quedan en los bordes de las partculas resultantes de floculacinYield point, disminuye porLa contaminacin por el calcio o el magnesio que produce la precipitacin del ion que causa la floculacin - la ceniza de soda, el bicarbonato de sodio, fosfatos.El Agua puede ser usada, pero baja el peso de el lodo (caro) Interpretacin de valoresEl aumento YPPuede estar acompaada de un pequeo o de ningn cambio en la VP , se puede reducir mediante la adicin de productos qumicos.El aumento de VPPuede estar acompaada de un pequeo o de ningn cambio en YP , puede reducirse mediante equipos de control de dilucin o slidos. Simultneos y grandes aumentos tanto YP y VPPuede ser controlado mediante el tratamiento para ambos valores. Modelos reolgicosModelo de NewtonModelo plstico de BinghamLey de potencia Herschel-BulkleyCassonRobertson StiffModelo plstico de BinghamModelo ms simple para fluidos no newtonianos. Describe fluidos en los cuales la relacin esfuerzo de corte velocidad de corte, es lineal, esto una vez un esfuerzo inicial finito sea excedido. La VP debe ser lo ms baja posible para que la perforacin sea rpida, esto se consigue reduciendo al mnimo los slidos coloidales. Mientras que el YP debe ser suficientemente alto para sacar los recortes de perforacin.

Modelo de Ley de PotenciaEs usado para describir el flujo de adelgazamiento de corte o de fluidos de perforacin pseudoplsticos.No supone que existe una relacin lineal, sino exponencial entre el esfuerzo y la velocidad de corte. Un aumento de K indica un aumento en la concentracin de slidos o disminucin en el tamao de las partculas.

El valor de (n) indica la medida de newtonianidad del fluido. Lodos no dispersos n esta entre 0.4 y 0.7Lodos altamente dispersos n esta entre 0.7 y 0.9.Un fluido con un valor de n inferior a 0.45 es muy no-newtoniano.

Regmen de Flujo reolgicoPara determinar un rgimen de flujo 1) Nmero de Reynolds en funcin de :peso del lodo ( densidad )estabilidad del hueco ( dimetro )caudal ( velocidad )La viscosidad del fluido 2) La geometra del pozo3) Propiedades de los fluidos

Tipos de flujos Flujo Laminar Es donde el fluido se mueve enlminasparalelas sin entremezclarse y cadapartcula de fluido sigue una trayectoria suaveRe = 3000

Hidrulica Clculos de HidrulicaLos clculos de hidrulica son realizados para determinar el efecto que este fluido en particular tendr sobre las presiones del sistema.

Presin mxima admisible de circulacinPresin y caudal limite de funcionamiento que no deber sobrepasarse, esta limitada por equipos de superficie:Numero de bombas disponiblesPresiones nominales de las camisas interiores de las bombasOptimizacin de la hidrulicaControl del pozoLa limpieza del pozoLa presin de bombeoLa densidad equivalente de circulacin (ECD)La cada de presin a travs de la barrenaEcuacionesVELOCIDAD MEDIA DE PROPAGACIN EN EL MEDIOvelocidad del fluido que fluye dentro de un espacio anular o una tubera

Nmero De ReynoldsEs un nmero adimensional Flujo laminar o turbulentoinferior o igual a 2.100 indica un flujo laminarmayor que 2.100 indica un flujo turbulento

Dentro de la tubera

Espacio anular

Nmero De ReynoldsVelocidad CrticaSe usa para describir la velocidad a la cual la transicin del flujo laminar al flujo turbulento ocurreEl flujo dentro de la tubera de perforacin es generalmente turbulento y laminar en el espacio anular.

Velocidad Crtica

Clculos de Prdida de Presin

El sistema de circulacin de un pozo deperforacin consta de varioscomponentes o intervalos, cada uno delos cuales est sujeto a una cada depresin especfica.Clculos de Prdida de PresinLa suma de las cadas de presin de estos intervalos es igual a la prdida total de presin del sistema.

PTotal = PEquipo Superf. + PColumna Perf. + Pbarrena + PEspacio Anul.Factor De FriccinSe calcula el factor de friccin de Fanning (fp) usando diferentes ecuaciones para el flujo laminar y el flujo turbulento.Indicacin de la resistencia al flujo de fluido en la pared de la tubera

Factor De Friccin

Prdida de PresinPrdida De Presin En Los Intervalos De Tuberas

Prdida De Presin En La Barrena

Prdida de PresinPrdidas de presin a travs de los motores y de las herramientasLWD: el peso del lodo, las propiedades del lodo, el caudal, el diseo de la herramienta, el tamao de la herramienta y la velocidad de transmisin de datos.Motores de Desplazamiento: el peso sobre la barrenaPueden ser obtenidas por los provedoresFactor De Friccin Del EspacioAnular

Prdida de PresinPrdida De Presin Del Intervalo AnularDebe ser calculada separadamente y sumada para obtener la prdida total de presin total del intervalo anular.

Densidad Equivalente DeCirculacinLa presin en una formacin durante la circulacin es igual al total de las prdidas de presin de circulacin anular mas la presin hidrosttica del fluido.Presin hidrosttica equivalente a esta presin

Clculos de hidrulica adicionales son usados para optimizar el rendimiento de la perforacinPotencia hidrulicaVelocidad del chorroFuerza de impacto

GRACIAS