Reologia de Los Fluidos de Perforación

Reologia de los fuidos de peroración 8.1.- Introducción

Las prop Las propie ieda dade dess físi física cass de un uid uido o de perf perfor orac ació ión, n, dens densid idad ad y prop propiiedad edade es reo eollógi ógica cass so son n moni onitor torea eada dass para ara aux auxiliar liar en la optimi optimizac zación ión del proces proceso o de perfor perforaci ación. ón. Estas Estas propie propiedad dades es físic físicas as cont co ntri ribu buye yen n para para vari varios os aspec aspecto toss impor importa tant ntes es para para la perfo perfora raci ción ón exitosa de un pozo, incluyendo: •

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Proporcionar control de presión para prevenir un inuo de uido de formación. Proporcionar energía a la barrena para maximizar la !elocidad de Penetración "#$P: #ate of Penetration%. Proporcionar estabilidad del &oyo a trav's de zonas sometidas a esfuerzo mec(nico o presurizadas. #ecortes y material de lastre suspendidos durante los períodos est(ticos. Permitir Permitir la separación de sólidos perforados y gas en la super)cie. #emover los recortes del pozo.

*ada poz *ada pozo es +ni +nico, por por lo tanto anto es impo import rtan antte co cont ntrrolar olar estas stas propiedades con respecto a los reuerimientos para un pozo especí)co y el uido ue se est( utilizando. Las propiedades reológicas de un uido pueden afectar negativamente un aspecto mientras ue proporcionan un impacto positivo signi)cativo con relación a otro aspecto. -e debe obtener un euilibrio para maximizar la limpieza del &oyo, minimizar las presiones de la bomba y evitar inuos de uido o de formación, así  como para prevenir p'rdida de circulación para las formaciones ue est(n siendo perforadas. 8.2.- Que es la reologia del fuido de peroración

La #eología es una disciplina cientí)ca ue se dedica al estudio de la deformación y uo de la materia o, m(s precisamente, de los uidos.   se clasi)ca en: uido ne/toniano ne/toniano y no ne/toniano La reología es una parte de la mec(nica de medios continuos. Las propiedades mec(nicas estudiadas por la reología se pueden medir mediante reómetros, reómetros, aparatos ue permiten someter al material a diferentes tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. 0lgunas de las propiedades reológicas m(s importantes son:

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!iscosidad aparente "relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte% *oe)cientes de esfuerzos normales !iscosidad complea "respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio% 1ódulo de almacenamiento y módulo de p'rdidas "comportamiento viscoel(stico lineal% 2unciones compleas de viscoelasticidad no lineal

La reologia permite identi)car: • • • •

2luidez Estructura Punto de gel Peso molecular 8.3.- Clasicación general de un fuido de acuerdo a su comportamiento reológico.

8.4.- !"I#$ %&'($%I)%$

2L345$- 6E78$6406$-: -on auellos cuya viscosidad se mantiene constante independientemente de la velocidad a ue est(n siendo cortados cuando se mueven en conductos de r'gimen laminar. Es decir, mantienen una relación directa y proporcional entre el esfuerzo de corte ue genera el movimiento y la velocidad de corte a la cual se mueve.

E*30*496 5EL 2L345$ 1atem(ticamente, el rozamiento en un uo unidimensional de un uido ne/toniano se puede representar por la relación:

5onde:  8 : Es la tensión tangencial eercida en un punto del uido o sobre una super)cie sólida en contacto con el mismo, tiene unidades de tensión o presión "Pa;%.

<: Es la viscosidad del uido, y para un uido ne/toniano depende sólo de la temperatura, puede medirse en Pa=s; o >p=s?cm@;. dv dx

 : Es el gradiente de velocidad perpendicular a la dirección al plano

en el ue estamos calculando la tensión tangencial, s A;. −

540B#010 5EL 1$5EL$ #E$L$B4*$ Los uidos ne/tonianos poseen una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado "C% y la velocidad de deformación "D% resultante "loomer @FFF%. Lo anterior, indica una viscosidad "μ% constante a diferentes velocidades de corteG cuando no presentan tal característica, entonces se denominan uidos no ne/tonianos y acorde a su dependencia con el tiempo se identi)can como reop'ctico o tixotrópico "1c*lements AHHH%. 5e acuerdo a -&ames "AHHI% y *&&abra "@FFJ% los principales modelos matem(ticos para los uidos son descritos en la 8abla 4.

2igura A. *lasi)cación de uidos. EKE1PL$3n buen n+mero de uidos comunes se comportan como uidos ne/tonianos bao condiciones normales de presión y temperatura: 0gua 0ire Basolina 0ceite !ino 0ceites minerales • • • • • •

Lubricantes Entre otros

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 μ=

σ  γ