CARRERA: ING. PETROLERA
SEMESTRE: SEXTO SEMESTRE “B”
MATERIA: FLUIDOS DE PERFORACION
DOCENTE: ING. MARIA SELVA ALCOBA
NOMBRE: BORIS TADEO CHOQUE CALLA
C5716-9
MARCELO MAMANI MORALES
A14468-1
COCHABAMBA-BOLIVIA
La viscosidad en los fluidos de perforación cumple funciones muy importantes en las operaciones de perforación. Una de las tareas del ingeniero de lodos es estar constantemente supervisando la viscosidad del fluido para mantenerla siempre en un valor deseado, ya que si la viscosidad es más baja de lo necesario o más alta de lo necesario se generarían problemas. Cuando un fluido que está en contacto con una superficie sólida se pone en movimiento, sufre un retardo que se puede considerar similar a un rozamiento. De esta forma las capas que están en contacto con la pared permanecen en reposo, mientras que las partículas inmediatamente cercanas tienen una velocidad casi nula y a medida que nos alejamos de la pared la velocidad crece, esto debido a un efecto combinado de adhesión y cohesión contrario a la fluid ez que es conocido como viscosidad, sin embargo, ya que la viscosidad está ligada a las fuerzas de atracción entre partículas su efecto se manifiesta aún en ausencia de superficies sólidas o en zonas alejadas de las mismas. A la viscosidad la podemos definir como una propiedad física que mide la resistencia que tienen los fluidos al movimiento, esto debido a fuerzas de atracción intermoleculares que ocasionan fricción entre las partículas o moléculas.
Medir la viscosidad plástica, punto cedente y gel de la mezcla de la bentonita y baritina base agua.
Prepara un lodo de perforación de bentonita para una densidad determinada.
Determinar experimentalmente la densidad del lodo preparado.
Medir las propiedades de viscosidad.
Aprender a utilizar el viscosímetro de fann.
También llamado viscosímetro de indicación directa o medidor V-G, instrumento utilizado para medir la viscosidad y la resistencia de gel de un lodo de perforación. Tomar una muestra del fluido de control del sistema de circulación (presa de asentamiento o descarga del pozo en la línea de flujo). Colocar el recipiente en la base del viscosímetro de velocidad variable FANN VG debajo de la camisa giratoria y sumergir la manga en la muestra del fluido hasta la marca indicadora. La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debida a las fuerzas de cohesión moleculares. Consistencia espesa y pegajosa de una cosa. La resistencia de gel es el esfuerzo cortante medido a baja velocidad de corte después de que un lodo ha quedado en reposo durante un período de tiempo.
VISCOSIDAD APARENTE VISCOSIDAD PLASTICA PUNTO CEDENTE VISCOSIDAD EFECTIVA: La viscosidad de un fluido no newtoniano cambia con el esfuerzo de corte. La viscosidad efectiva (μe) de un fluido es la viscosidad de un fluido bajo condiciones específicas. Estas condiciones incluyen la velocidad de corte, la presión y la temperatura.
VISCOSIDAD APARENTE: La viscosidad efectiva a veces es llamada Viscosidad Aparente (VA). La viscosidad aparente está indicada por la indicación del viscosímetro de lodo a 300 RPM (ᴓ 300) o la mitad de la indicación del viscosímetro a 600 RPM (ᴓ600). Cabe indicar que ambos valores de viscosidad aparente concuerdan con la fórmula de viscosidad.
VISCOSIDAD PLÁSTICA: La viscosidad plástica (VP) en centipoise (cP) o milipascales-segundo (mPa*s) se calcula a partir de los datos del viscosímetro de lodo, como:
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. • La presencia de algunos polímeros de cadena larga (POLY -PLUS®, hidroxietilcelulosa (HEC), POLYPAC®, Carboximetilcelulosa (CMC)). • Las relaciones aceite-agua (A/A) o Sintético-Agua (S/A) en los fluidos de emulsión inversa.
PUNTO CEDENTE: El Punto Cedente (PC) en libras por 100 pies cuadrados (lb/100 pies2) se calcula a partir de los datos del viscosímetro FANN (VG), de la siguiente manera: El punto cedente...es una medida de las fuerzas electroquímicas de atracción en un fluido. Estas fuerzas son el resultado de las cargas negativas y positivas ubicadas en o cerca de las superficies de las partículas. El punto cedente es una medida de estas fuerzas bajo las condiciones de flujo. VA=lectura a 600rpm/2 VP = Lectura 600 rpm-lectura 300 rpm PC= Lectura 300 rpm –vp se deja trabajar hasta que se tenga un valor estable Nos da un resultado estable a 600 rpm Nos da un resultado estable a 300 rpm Se deja reposar 10 segundos y se pone a 3 rpm dándonos una lectura Se espera Por 10 minutos dándonos una lectura.
Los equipos y materiales usados en esta prueba son:
El viscosímetro de indicación directa es un instrumento compuesto por un cilindr o giratorio y una plomada. Hay dos velocidades de rotación, 300 y 600 rpm, disponibles en todos los instrumentos, pero algunos tienen 6 velocidades o velocidad variable. Se llama "de indicación directa" porque, a una velocidad dada, la lectura del dial es una viscosidad en centipoise verdadera. Por ejemplo, a 300 rpm, la lectura del dial (511 seg-1) es una viscosidad verdadera. Los parámetros reológicos del modelo plástico de Bingham se calculan con facilidad a partir de las lecturas del viscosímetro de indicación directa: PV (en unidades de cp) = 600 dial - 300 dial y YP (en unidades de lb/100 pie2) = 300 dial - PV. La resistencia de gel también se lee directamente como lecturas de dial en las unidades de campo de lb/100 pie2.
Balanza analítica: El empleo de la balanza analítica y la calibración del material volumétrico, es fundamental para poder determinar mediciones exactas en las valoraciones volumétricas. Alto nivel de precisión. Emplean electricidad para determinar masas. Exactitud de 0.1 (Mg.). Cortos periodos de oscilación.
Bentonita: La bentonita es una arcilla compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmécticas, con independencia de su génesis y modo de aparición. La bentonita tiene una Ge que varía entre 2.60 – 2.65.
Agua: Necesario para la preparación de un lodo base agua. Recipiente para realizar la mezcla.
Mezcladores: utilizado para homogenizar la mezcla de bentonita y agua y así evitar grumos y precipitados.
1. Preparar agua en un recipiente con una cantidad de agua de 350cc.
2. Preparar 23 gr de bentonita y 54.82 gr de baritina para pesar en la balanza analítica.
3. Utilizar el mesclador fann para mezclar el agua con la bentonita.
4. Medir con el viscosímetro de fann la viscosidad plástica, aparente y punto cedente.
Preparacion de lodo base agua Preparar un lodo, con 350 cc de agua y 23 gr de bentonita, determinar la densidad del lodo. Datos m BENTONITA = 23 gr V AGUA =350 cc Ecuasiones que se usaran
V AGUA + V BENTONITA = V LODO
(1)
m AGUA + m BENTONITA = m LODO (2) D= m/V => m = D .v
(3)
Remplazando 3 en 2
D AGUA . V AGUA + D BENTONITA . V BENTONITA = D LODO . V LODO
(4)
Remplazando 1 en 4
D AGUA . V AGUA + D BENTONITA . V BENTONITA = D LODO .( V AGUA + V BENTONITA) (5)
D lodo =
D agua . V agua + D bentonita . V bentonita ( Vagua + V bentonita)
De la formula de la Densidad despejar el volumen de bentonita
= = =
23 2,65
= ,
Despejando la densidad del lodo 1 D lodo =
gr gr . 350 cc + 2,65 . 8,68 cc cc cc ( 350 cc + 8, 68 cc)
= ,
PREPARACION DEL LODO 2 Al lodo anterior se le adiciono Barita
Hallar la Densidad del lodo D LODO 1 . V LODO 1 + D BARITA . V BARITA = D LODO 2 . V LODO 2
Hallar Volumen de Barita =
= =
54,83 4,2
= ,
Hallar la densidad del lodo 2
D lodo2 =
D lodo 1. V lodo1 + D barita . V barita ( V lodo1 + V barita)
1,0399 D lodo 2 =
gr gr . 358,68 cc + 4,2 . 13,0523cc cc cc ( 358,68 cc + 13,0523cc)
= ,
HALLAR LA VISCOCIDAD CON EL VISCOSIMETRO DE FANN Viscosidad del lodo 2 Esperar que el cuadrante de un valor constante y registrar el dato obtenido a 600 RPM
L LECTURA 600 RPM = 42 Ajustando el conmutador a 300 RPM El valor constante es
L LECTURA 300 RPM = 30 Para la viscosidad plastica = 600 − 300 = 42 − 30 =
Para la viscosidad aparente =
42 2
=
Para el punto cedente . = 30 − 12 . = 18
100
. = ,
Colocamos el conmutador a baja velocidad y registramos unidades de deflexion maxima como esfuerzo de gel. = 13
100
= ,
Llegando a la conclusión de que el lodo de perforación es una mezcla y su densidad depende directamente de las densidades de los componentes.
Aprendimos a utilizar el viscosímetro de fann para determinar las viscosidades aparente, plástica y punto cedente de los lodos de perforación. El procedimiento es muy simple pero a pesar de eso es muy importante porque es una actividad de rutina en los trabajos de campo ya que la viscosidad es una de las propiedades del lodo que tienen que ser vigiladas constantemente.
Al momento de preparar el lodo se recomienda mezclar colocando primero la bentonita y después la baritina y el agua encima tratando de esparcirla por toda la superficie y no en un solo lugar, esto para evitar tener que utilizar una espátula para mezclar los solido ya que en la espátula se queda un cantidad considerable de bentonita.
Es recomendable lavar los instrumentos antes de utilizarlos, ya que de no hacerlo, elementos contaminantes pueden ingresar al lodo influyendo considerablemente en la densidad y consistencia de este.
UMSA-Carrera de Ingeniería Petrolera. “Guía de Fluidos de Perforación y Laboratorio” Fredy Guarachi Laura. “Guía de Fluidos de Perforación y Laboratorio” Ingeniero Felix Soruco “Apuntes PET 217”
