PRÁCTICA 9 DENSIDAD DE SÓLIDOS
Objetivo:
Conocer analizar y determinar cuantitativamente las propiedades reológicas y tixotrópicas de un fluido de perforación mediante el uso de viscosímetro rotacional Fann 35
Introducción:
Para poder analizar un fluido que tengamos presente en el fluido de perforación se necesita conocer su comportamiento y propiedades que tendrá el fluido cuando este en contacto con la formación dentro del pozo, como es la densidad que me ayudará en el aspecto de cómo va a fluir el lodo dependiendo del peso y su viscosidad, otra característica más de los fluidos. La tixotropía, que es una propiedad de los fluidos newtonianos y no newtonianos puede llegar a perder resistencia o disminuir su viscosidad al someterlos a una tensión de corte (cizalla). Estas propiedades se calculan a partir del modelo modelo de Bingham Bingham sobre la viscosidad del fluido y como se comportara en cierta condiciones, todo medido con un viscosímetro rotacional Fann 35
Conocimientos previos:
Viscosidad Viscosidad Plástica: Es un parámetro del modelo modelo plástico de Bingham. Bingham. La La viscosidad Plástica Plástica es la pendiente de la línea de esfuerzo cortante entre velocidad de corte arriba del umbral de de fluencia plástica. La Viscosidad plástica representa la viscosidad de un lodo cuando se extrapola a una velocidad de corte infinita sobre la base de las matemáticas del modelo de Bingham. Una PV baja indica que el lodo es capaz de perforar rápidamente debido a la baja viscosidad del lodo que sale en la barrena. Una PV alta es causada por un fluido de base viscosa y por el exceso de sólidos coloidales.
Viscosidad Viscosidad Aparente: En cambio, la viscosidad aparente “” se define como el cociente entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación. Este término es el que se utiliza al hablar de “viscosidad” para fluidos no newtonianos
Punto de Cedencia: Se define como la resistencia al flujo debido al grado de atracción entre las partículas sólidas en el fluido, bajo condiciones dinámicas . Se determina mediante las mediciones del viscosímetro de lectura directa de la siguiente manera:
PC (lb./100 pies 2) = θ 300 RPM – VISCOSIDAD VISCOSIDAD PLASTICA
Reología: Es la ciencia que se encarga del estudio de la deformación y del flujo de los materiales. Provee un medio de evaluar las propiedades de flujo de un fluido de perforación, determinando la efectividad con que lleva a cabo las funciones que debe cumplir Las propiedades mecánicas estudiadas por la reología se pueden medir mediante reómetros, aparatos que permiten someter al material a diferentes tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas de las propiedades reológicas más importantes son:
Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte) Coeficientes de esfuerzos normales Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio) Módulo de almacenamiento y módulo de perdidas (comportamiento viscoelástico lineal) Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal
Esfuerzo de Corte: La deformación de un fluido puede ser descrita sencillamente por dos láminas paralelas separadas por alguna distancia. Una fuerza, F, actuando sobre un área, A, causa que las láminas se deslicen una sobre la otra. Sin embargo, existe una resistencia o arrastre friccionar, que se opone al movimiento de estas láminas.
Tixotropía: La tixotropía, es una propiedad, pero específicamente de algunos fluidos, fluidos no newtonianos y pseudoplásticos consiste en que estos pierden su resistencia, o disminuyen su viscosidad al someterlos a una tensión cortante (cizalla) a medida que pasa el tiempo. Un típico ejemplo de estos son los desprendimientos y desplazamientos de tierra (cuando esta es rica en este tipo de arcilla) tras un terremoto el movimiento hace que la arcilla se vuelva maleable y dada a moverse, junto con la tierra, ocasionando en ocasiones grandes daños. También la miel de abejas bajo ciertas condiciones, tiende a ser tixotrópica. Algunos geles y coloides se consideran materiales tixotrópicos, pues muestran una forma estable en reposo y se tornan fluidos al ser agitados. Variedades modernas de recubrimientos alcalinos, de látex y pinturas son materiales por lo general tixotrópicos que no caen de la brocha del pintor pero se pueden aplicar fácil y uniformemente pues el gel se liquidifica cuando se aplica. La salsa de tomate es frecuentemente tixotrópica. Principales propiedades reológicas y parámetros que definen y deben controlarse en los lodos de perforación
Esfuerzo de Gel:
Son medidas realizadas con el viscosímetro de lectura directa y describen el comportamiento de flujo de un fluido de perforación dependiente del tiempo. Los esfuerzos de geles indican las propiedades tixotrópicas de un fluido de perforación y son las medidas de las fuerzas atractivas bajo condiciones estáticas, en relación al tiempo, al contrario de la viscosidad plástica y el punto cedente, que son bajo condiciones dinámicas.
Material y Equipo:
Lodo de Perforación.
Cronometro.
Dispersor.
Viscosímetro Rotacional Fann35.
Camisa
Procedimiento y desarrollo. Se vierte lodo de perforación en el cilindro hasta la marca indicada, con el lodo previamente circulado para que los materiales estén mezclados.
Después de tener el cilindro lleno, se coloca la camisa al viscosímetro Fann35 y se coloca dentro del aparato el cilindro para posteriormente tomar nota de las viscosidades a ciertas revoluciones por minuto (rpm). Se toman viscosidades para revoluciones altas de 600 rpm, 200 rpm y 6 rpm para posteriormente hacer la medición de viscosidad a velocidades bajas de 300 rpm, 100 rpm y 3 rpm. En la última prueba se toma en la velocidad de 3 rpm a un tiempo de 10 segundos, posteriormente apagamos el motor y lo encendemos a esa misma velocidad pasados 10 minutos, esto nos dará un comportamiento del fluido dentro del pozo cuando estemos perforando con ese lodo.
Viscosimetro Fann 35
. Selección de velocidades para el viscosímetro
Fórmulas utilizadas: Vp = L600-L300 Pc = L300- Vp Va = L600/2 G = L3(10s)/L3(10 min)
Resultados:
Equipo Densidad L L L L L Lodo 600 300 200 100 6
L 3
L L3 Vp VA Pc G 3(10s) (10min) (cp) (cp) (lb /100ft^2)
5
1.4
40
35
20
15
5
5
8
8
5
20
30
8/20
6
1.41
60
45
30
15
5
3
4
5
15
30
30
4/5
7
1.37
36
21
15
4
2
1
1
2
15
18
6
½
8
1.4
40
25
31
15
4
2
3
15
20
10
2/3
9
1.4
56
34
26
18
2
6
13
22
23
12
6/13
4
Observaciones:
Podemos deducir que al ser un experimento de laboratorio y al no tener una precisión perfecta, ya que, al momento de medir en el lente que viene integrado al viscosímetro, la aguja viaja demasiado rápido por lo que hay que esperar a tomar el valor más estabilizado o tomar un aproximado. Una vez medido los valores habrá que sacar la gráfica del fluido para saber si se comporta como un newtoniano o no newtoniano.
Bibliografia: P. Y. Julien y Y. Lan, "Rheology of Hyperconcentrations", Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 117, No. 3, 346-353 (1991). J. S. O"Brien y P. Y. Julien, "Laboratory Analysis of Mudflow Properties", Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 114, No. 8, 877-887 (1988). yacimientos-de-gas-condensado.blogspot.com/.../funciones-del-fluido-deperforacion.html internet.
Conclusiones: Anexo en otra hoja
