Modulo: PERFORACION DE PETROLEOS. La Reología estudia el fluir de los líquidos y la deformación de los sólidos sometidos a esfuerzos. intenta relacionar.

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1 Modulo: PERFORACION DE PETROLEOS

2 La Reología estudia el fluir de los líquidos y la deformación de los sólidos sometidos a esfuerzos. intenta relacionar los esfuerzos con:  Deformaciones  Velocidades de deformación  Tiempo  Temperatura  Presión

3 Un fluido se define como una sustancia que se deforma continuamente bajo la aplicación de esfuerzos cortantes. Las características reológicas de un fluido son uno de los criterios esenciales en el desarrollo de productos en el ámbito industrial. TIPOS NEWTONIANOS proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación NO NEWTONIANOS no hay proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación VISCOELÁSTICOS se comportan como líquidos y sólidos, presentando propiedades de ambos

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6 Es la parte experimental de la Reología; para esto se emplea un Reómetro con el que se mide y cuantifican las micro estructuras - invisibles a simple vista- de materiales y fluidos. Además de los Reómetros "de laboratorio", existen los "comerciales". CLASIFICACION CS (Control Stress) Siempre es mejor utilizar un reómetro CS para evaluar procesos controlados por stress CR (Control Rate) Siempre es mejor utilizar un reómetro CR para evaluar procesos controlados por la velocidad de cizalla.

7  Formulación de producto  Calidad / Control de Proceso  Ingeniería / Aplicaciones de Procesos Diseño de tuberías, pipeline (o toberas) mezclado de líquidos, pastas y fundidos procesos Roller (coating, no-coating )  Percepción del consumidor EN FUNCIÓN DE LA CIZALLA IMPUESTA: Líquidos Newtonianos Líquidos No Newtonianos Líquidos con viscosidad estructural ( pseudoplásticos ) Líquidos con viscosidad estructural y límite de fluidez (plásticos) Líquidos dilatantes EN FUNCIÓN DEL TIEMPO Líquidos Tixotrópicos Líquidos reopécticos EN FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA

8 Un reómetro es un instrumento de laboratorio que se usa para medir la forma en que fluyen un líquido, mezcla o suspensión bajo la acción de fuerzas externas. Se emplea para fluidos que no pueden definirse con un único valor de viscosidad y por tanto requieren más parámetros que los que puede proporcionar un viscosímetro. Mide la reología del fluido. Reómetros con cilindro de medida (izquierda) y cono de medida (derecha).

9 . Al someter la muestra de material a este estudio de deformación y flujo de la materia se puede obtener información cualitativa y cuantitativa valiosísima. El tener esa información permite: Caracterizar la materia y definir sus parámetros reológicos como: CONTENIDO DE ARENA DENSIDAD VISCOSIDAD TIXOTROPÍA COSTRA Y AGUA DE FILTRADO PH

10 Define la capacidad del lodo de ejercer una contrapresión en las paredes de la perforación, controlando de este modo las presiones litostática e hidrostática existentes en las formaciones perforadas. El lodo es una suspension de arcilla en agua, con los aditivos necesarios para cumplir las siguientes funciones: -Extraer el detritus o ripio de la perforación. - Refrigerar la herramienta de corte - Sostener las paredes de la perforación. - Estabilizar la columna o sarta de perforación. - Lubricar el rozamiento de ésta con el terreno..

11 La viscosidad es la principal característica de la mayoría de los productos lubricantes. Es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas. Si la viscosidad es demasiado baja el film lubricante no soporta las cargas entre las piezas y desaparece del medio sin cumplir su objetivo de evitar el contacto metal-metal. La viscosidad depende de: S : Constitución Físico-Química de la sustancia a medir T : Temperatura P : Presión GP: Gradiente de velocidad t : tiempo V : Campo eléctrico : Campo magnético

12 Representa el tiempo en segundos para que un flujo de 60 centímetros cúbicos salga de un recipiente tubular por medio de un orificio, debidamente calibrado y dispuesto en el fondo del recipiente, el cual se ha mantenido a temperatura constante. La facilidad con que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro pequeño es una indicación de su viscosidad. Éste es el principio sobre el cual está basado el viscosímetro de Saybolt. La muestra de fluido se coloca en un aparato parecido al que se muestra en la figura

13 La viscosidad del lodo se determina a pie de sondeo mediante el denominado "embudo Marsh", y según normas API, expresándose por el tiempo (en segundos) que tarda en salir por un orificio calibrado un determinado volumen de lodo. Para la perforación de pozos, la viscosidad óptima suele oscilar entre 40 y 45 segundos, preferentemente alrededor de 38 (la viscosidad Marsh es aproximadamente de 26 s). La medida de la viscosidad debe realizarse con lodo recién agitado. ).

14 Los viscosímetros rotacionales son un estándar en todas las industrias. Miden la viscosidad por medio del par de fuerza reque­rido para rotar un husillo, sumergido en un líquido, a una velocidad constante. El par de fuerza es proporcional a la resistencia aerodinámica del husillo en el líquido, y por lo tanto a la viscosidad. Los viscosímetros son un estándar en la industria, para determinar la viscosidad absoluta, de todo tipo de líquidos con viscosidades de hasta 320 millones de centipoises. BYK-Gard­ner ofrece modelos digitales para productos de baja, media y alta viscosidad..

15 Un sólido ideal se deforma elásticamente y la energía requerida para la deformación se recupera totalmente cuando se retira el esfuerzo aplicado. Mientras que, los fluidos ideales se deforman irreversiblemente, fluyen, y la energía requerida para la deformación se disipa en el interior del fluido en forma de calor y no se puede recuperar al retirar el esfuerzo. Pero sólo unos pocos líquidos se comportan como líquidos ideales, la inmensa mayoría de los líquidos muestra un comportamiento reológico que se clasifica en una región intermedia entre los líquidos y los sólidos: son a la vez elásticos y viscosos, por lo que se les denomina viscoelásticos. Viscosidad que puede tener una sustancia en un momento dado, la cual se mide por medio de un instrumento que determina la tas de cizallamiento. Es una función de la viscosidad plástica con respecto al punto cedente

16 Conocido también como "Yield Point". Es la resistencia al flujo causada por fuerzas electroquímicas o de atracción entre partículas sólidas del lodo de perforación. Es consecuencia de las cargas eléctricas sobre la superficie de las partículas dispersas en la fase fluida se se calcula a partir de los datos del viscosímetro de lodo, como: PV (cP) =Θ 600Θ 300 La viscosidad plástica se describe generalmente como la parte de la resistencia al flujo que es causada por la fricción mecánica. La viscosidad plástica es afectada principalmente por: La concentración de sólidos. El tamaño y la forma de los sólidos. La viscosidad de la fase fluida.

17 Tixotropía es la propiedad de algunos fluidos no newtonianos y pseudoplásticos que muestran un cambio dependiente del tiempo en su viscosidad; cuanto más se someta el fluido a esfuerzos de cizalla, más disminuye su viscosidad. Un fluido tixotrópico es un fluido que tarda un tiempo finito en alcanzar una viscosidad de equilibrio cuando hay un cambio instantáneo en el ritmo de cizalla La resistencia de gel es una medida de la atracción física y electroquímica de las partículas bajo condiciones estáticas. Es la fuerza necesaria para empezar el flujo desde la condición estacionaria, ya que existe una tendencia del fluido de perforación a gelatinarse en los tanques y en el hoyo cuando no esta en movimiento.

18 Parte del lodo, que impulsado por la bomba circula por el espacio anular comprendido entre la pared del varillaje y la de la perforación, se filtra a través de ésta, depositando en la misma partículas coloidales que forman una costra (cake). Esta costra proporciona una cierta cohesión a las formaciones en contacto con la perforación ayudando a sostener sus paredes al mismo tiempo que las impermeabiliza, dificultando el paso del lodo hacia los acuíferos. Es por ello que un buen lodo debe permitir la formación de esta costra. Por tanto, la costra debe ser resistente e impermeable. Resistente para que no sea fácilmente erosionable por el roce de la sarta o columna de perforación, e impermeable para que su espesor se mantenga dentro de estrechos límites, compatibles con el mantenimiento del diámetro de la perforación.

19 VISCOSÍMETROS ROTACIONALES ABSOLUTOS VISCOSÍMETROS CAPILARES DE VIDRIO COPAS DE VERTIDO VISCOSÍMETROS ROTACIONALES RELATIVOS VISCOSÍMETROS ESPECIALES

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