INGENIERÍA DE FLUDOS DE CONTROL

CUESTIONARIO PREVIO A LA PRÁCTICA 1

1. Define los siguientes conceptos: Fluido

Un fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una solicitación o tensión tangencial sin importar la magnitud de ésta.

ArcillaLa arcilla es un mineral procedente de la descomposición de rocas que contienen feldespato, por ejemplo granito, originada en un proceso natural que demora decenas de miles de años. Su aspecto de tierra grasa y blanda mezclada y amasada con agua propicia una masa plástica que secada y cocida se emplea para fabricar objetos cerámicos de todo tipo: ladrillos tejas bovedillas, artesanía, recipientes etc.

AguaDel latín aqua, el agua es una sustancia cuyas moléculas están compuestas por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Se trata de un líquido inodoro (sin olor), insípido (sin sabor) e incoloro (sin color), aunque también puede hallarse en estado sólido (cuando se conoce como hielo) o en estado gaseoso (vapor).El agua es el componente que aparece con mayor abundancia en la superficie terrestre (cubre cerca del 71% de la corteza de la Tierra). Forma los océanos, los ríos y las lluvias, además de ser parte constituyente de todos los organismos vivos. La circulación del agua en los ecosistemas se produce a través de un ciclo que consiste en la evaporación o transpiración, la precipitación y el desplazamiento hacia el mar.

PerforaciónRealización de un agujero de forma que atraviese la superficie en que se hace

Yacimiento PetroleroEstrato de roca porosa y permeable que contiene hidrocarburos (en cualquiera de sus formas)

FormaciónUna formación o formación geológica es una unidad litoestatigráfica formal que define cuerpos de rocas sedimentarias caracterizados por unas propiedades litológicas comunes (composición y estructura) que las diferencian de las adyacentes. Es la principal unidad de división litoestratigráfica. La disciplina geológica que se ocupa de las unidades litoestratigráficas es la Estratigrafía.

Presiónla presión es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. (SI) la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado.

TemperaturaDel latín temperatūra, la temperatura es un magnitud física que expresa el nivel de calor, ya sea de un cuerpo, de un objeto o del ambiente. Dicha magnitud está vinculada a la noción de frío (menor temperatura) y caliente (mayor temperatura).

PorosidadLa porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento de fluidos que posee una roca y se define como la fracción del volumen total de la roca que corresponde a espacios que pueden almacenar fluidos.

PermeabilidadLa permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

SaturaciónLa saturación de un medio poroso con respecto a un fluido se define como la fracción del volumen poroso de una roca que esta ocupada por dicho fluido.

Ec. 3.1

Donde:Sx = Saturación de la fase X.Vx = Volumen que ocupa la fase X.Vt = Volumen poroso total de la roca.

2. Describe brevemente la cadena productiva de PEP3. ¿Qué es un fluido de perforación?

Es una mezcla de un solvente (base) con aditivos ó productos, que cumplen funciones físico-químicas específicas, de acuerdo a las necesidades operativas de una formación a perforar. En el lenguaje de campo, también es llamado Barro o Lodo de Perforación, según la terminología más común en el lugar.

4. ¿Cómo se clasifican los fluidos de Perforación deacuerdo a su medio portador?

Litología Tipo de lodo DensidadArenas no consolidadas Agua Gel 8.6 - 9.2ArcillasArcillas Lignosulfonato 9.2 - 10.5LutitasLutitas reacctivas Base aceite 15.5 - 16.5presurizadasAreniscas Base aceite 13 - 11.8consolidadas "Drill-In"TIPOS DE LODOS DE PERFORACIÓN BASE AGUADe Agua Fresca No- inhibidos:

Tienen como característica básica una fase acuosa que contiene sal a bajas concentraciones y Arcillas sódicas; son simples, baratos ya que los aditivos más usados son viscosificantes, dispersantes, soda cáustica y Barda.

Son diseñados para perforar zonas arcillosas hasta temperaturas de 220 °F y son difíciles de tratar cuando sufren contaminaciones. Este sistema está conformado de la siguiente manera:

Lados de Agua Fresca:

Utilizado en formaciones duras, el agua utilizada puede ser dulce o salada dependiendo de la disponibilidad Se emplean altas velocidades anulares para la remoción de los sólidos y se complementan con el bombeo de píldoras viscosas. En este sistema los sólidos son removidos por sedimentación.

Lados Nativos:

En casi todas las áreas, se consiguen formaciones arcillosas y lutíticas en superficie, las cuales se mezclan con el agua formando Iodos naturales que tienden a tener altas viscosidades a medida que más se circula el lodo y por lo tanto requieren de una alta dilución. Son utilizados para perforar zonas superficiales hasta 1500´ ya que no requieren de control químico y su densidad nunca sobrepasa 10.0 Lpg. No requiere control de filtrado, ni de las propiedades geológicas. Su mantenimiento está limitado a controlar los sólidos durante la perforación.

Lodos de Agua-Bentonita:

Están constituidos por agua y Bentonita y tiene como característica principal tener una buena capacidad de acarreo, con viscosidad controlada y control de filtrado. Es un lodo de inicio, que permite mantener un buen revoque protector sobre las formaciones perforadas, buena limpieza del hoyo. Se puede utilizar hasta 4000' con pequeñas adiciones de Cal lo cual redunda en ahorros de dinero y tiempo.

Lodos con Taninos - Soda Cáustica: Incluye Iodos bose agua con uno mezcla de Soda Cáustica y Taninos como adelgazadores, puede ser de alto bajo PH. Es conocido como lodo rojo y puede ser preparado a partir de Iodos

naturales requiriendo bajas cantidades de Bentonita para obtener buenas propiedades. No son utilizados frecuentemente ya que son afectados por altas temperaturas.

Lodos Base agua- Inhibidos:

Es un sistema cuya fase acuosa tiene una composición química que le permite evitar la hidratación y desintegración de las Arcillas y Lutitas hidratables mediante la adición de Calcio al lodo, lo cual permite el intercambio iónico para transformar las Arcillas sódicas a cálcicas. A medida que las plaquetas de Arcilla se deshidratan, el agua absorbida en la Arcilla se liberal produciéndose una reducción del tamaño de las partículas e incremento del agua libre, con una reducción sustancial de la viscosidad Este intercambio iónico permite obtener un lodo con mayor cantidad de sólidos propiedades geológicas mínimas y más resistente a contaminaciones severas.

La fuente de Calcio se obtiene con la adición de Cal, Yeso y Cloruro de Calcio y se pueden obtener los siguientes tipos de fluidos:

Lodos de Salmueras de Formaito:

Termino aplicado a tres compuestos solubles en agua: Formiato de Sodio (NaCOOH) Formiato de Potasio (KCOOH) y Formiato de Cesio (CSCOOH) las cuales son sales alcalinas metálicas procedente de Acido Fórmico. Las salmueras de Formiato proveen soluciones salinas de altas densidades y bajas viscosidades, no son dañinas, al medio ambiente y se biodegradan rápidamente, son antioxidantes poderosos que ayudan a proteger a los viscosificadores y a los Polímeros reductores de filtrado contra la degradación térmica hasta temperaturas de por lo menos 3000 ºF.

Son compatibles con las aguas de formación que contiene Sulfatos y Carbonatos, por lo tanto reducen la posibilidad de dañar la permeabilidad por la precipitación de sales su costo es alto en comparación con otros sistemas.

Lodo a base de Polímeros y KCI:

Su propósito es el de inhibir por encapsulamiento y/o reemplazo de iones de hidratación de las Lutitas de formación con alto contenido arcilloso, minimizando problemas de derrumbes y ensanchamiento de hoyos. Se utilizo agua fresca o de mar en su preparación además de Polímeros y Bentonitas prehidratadas los cuales debe agregarse lentamente al agua conjuntamente con el KCl hasta obtener la viscosidad requerida. El PH se logra con KOH en lugar de NaOH y se trata de mantenerlo entre 9.0 y 10.0 Se necesitan aproximadamente 1.5 Lb/bbl de KOH para obtener el mismo PH que se obtiene con 1.0 Lb/bbl de NaOH. El KOH proporciona 3000ppm de ion Potasio (K). Por cada Lb/bbl agregada.

En cuanto a las propiedades reológicas, este sistema de Iodos proporciona altos puntos cedentes, bajas viscosidades plásticas y altas perdidas de filtrado, para lo cual se usan Poliacrilatos de Sodio (Drispac, CMC), como controladores de filtrado.

Lodos tratados con cal:

Se caracterizan por utilizar cal (Ca(OH)2) como fuente de calcio soluble en el filtrado. Está compuesto por soda cáustica, dispersante orgánico, cal, controlador de filtrado, arcillas comerciales.

Se pueden emplear en pozos cuya temperatura no sea mayor de 250ºF ya que se pueden gelificar en alto grado causando problemas graves durante la perforación. Tiene la ventaja de soportar contaminación con sal hasta concentraciones de 60.000 ppm. Lodos tratados con Yeso: Utilizan Sulfato de Calcio (CaS04) como electrolito para obtener la inhibición de las Arcillas y Lutitas hidratables.

Tienen un pH entre 9.5-10.5 y contienen concentraciones de 600 1.200 ppm de Calcio en el filtrado. Han sido utilizados para perforar zonas de Anhidritas pero tienen tendencia a flocularse por deshidratación del lodo por temperatura. Se pueden tratar con Lignosulfonato Ferrocrómico para el control de la viscosidad, resistencia al gel y alcanzar altas densidades; son resistentes a solidificación por temperatura debido a su baja alcalinidad.

Lodos tratados con Lianosulfonafo de Cromo: Los lignosulfonatos de Cromo se adhieren sobre partículas de Arcilla por atracción de valencia del borde del enlace fracturado, reduciendo de esa manera la fuerza de atracción entre las partículas y esto explica la habilidad del dispersante

para reducir la viscosidad y resistencia gel. Además la presencia del cromo tiende a inhibir las arcillas manteniéndolas en su condición natural, la utilización de

Lignosulfunatos provee las

siguientes ventajas al ser usados: control de propiedades geológicas, estabilidad del hoyo, compatible con diversos aditivos, controlar el filtrado, mejor tasa de penetración, gran flexibilidad, menor daño a las formaciones, resistentes a la formación química, fácil mantenimiento.

Lodos en agua salada:

Este tipo de lodo tiene una concentración de sal por encima de 10.000 ppm hasta valores de 315.000 ppm. La sal generalmente actúa como un contaminante en los sistemas de agua dulce, produciendo incremento de viscosidad, de la resistencia de gel y las pérdidas de filtrado.

El poder de inhibición de la sal sobre las Arcillas se incremento a medida que se incremento la concentración de sal. El camión de Sodio proveniente de la sal provoca floculación de la Arcilla hidratada, originando altas viscosidades con una adición mínima de Bentonita; con el tiempo la masa del ion Sodio sobre la arcilla hace disminuir las plaquetas, se libera agua y entonces se produce una disminución de la viscosidad. Los lodos salados tienen altas tasas de filtración, por lo que se hace necesario el empleo de aditivos controladores de filtrado.

Los lodos salinos pueden ser utilizados en varias situaciones y las razones de su uso pueden ser las siguientes: Para perforar zonas con agua salada y domos de sal para evitar desmoronamiento de las formaciones

a través de un equilibrio osmótico, Pequeñas concentraciones de sal (3 %) son suficientes para evitar la hidratación de las Arcillas y Lutitas hidratables, en

especial en zonas productivas, se pueden utilizar cantidades suficientes de sal hasta alcanzar la saturación, poseen una baja viscosidad, punto de cedencia alto y gran poder de inhibición. Lodos de Bajo Coloide: Son lodos de base agua con Polímeros como agentes viscosificantes y con bajo contenido de Bentonita o compuesto coloidal, lo cual disminuyen la tendencia a la floculación y degradación de los aditivos cuando puedan existir problemas de hinchamiento de Arcillas, efectos de altas presiones y temperaturas, presencia de formaciones solubles de Calcio, flujo de agua salada, intercalaciones de sal, etc. La eficiencia durante las operaciones de perforación depende en alto grado del contenido de sólido coloidales y de la viscosidad plástica del fluido en la mecha; lodos con un contenido de 5% por volumen de sólidos coloidales de baja gravedad, en concentraciones de Bentonita menores de 1 5 LPB permiten obtener grandes beneficios como: Incremento de la tasa de penetración, mejora en la limpieza del hoyo, mejora la estabilidad del hoyo. Este sistema de lodos con bajo contenido de Bentonita ha sido utilizado con resultados positivos, reduciendo los costos del lodo hasta en un 30%, además de disminuir los problemas colaterales como atascamientos diferenciales, hidratación de los Arcillas e inestabilidad del hoyo. Lodos Base Gaseosa Son fluidos de perforación cuya fase continua está constituida por gas o aire, es utilizado en áreas donde las pérdidas de circulación son severas y también en zonas extremadamente duras o altamente consolidadas, ya que este tipo de fluido permite obtener altas tasas de penetración. Su utilización permite además una mayor eficiencia y duración de la mecha, un control estricto sobre las pérdidas de circulación, causa undaño mínimo a las formaciones prospectivas y una evaluación continua e inmediata de los hidrocarburos. Los fluidos de base gas más utilizados son:

• Lodo con Aire.

• Lodos Espumosos con Niebla.

• Sistema Viscoelástico.

• Sistema K-Mag.

TIPOS DE LODO DE PERFORACIÓN BASE ACEITE

Los sistemas de lodo base aceite se desarrollaron para mejorar el desempeño durante la perforación respecto de sus contrapartes base agua. Las mayores velocidades de penetración y la mejor estabilidad del pozo, la inhibición de las lititas y la mejor lubricidad que ofrecen los fluidos base aceite, con frecuencia, los convierten en la única opción técnica y económica viable para aplicaciones exigentes tales como las de los pozos de alcance extendido, los de aguas profundas, y los pozos de alta temperatura y alta presión.

Existen dos tipos principales de sistemas:

1.Lodos de aceite; que contienen menos del 5% en agua y

contiene mezclas de álcalis, ácidos orgánicos, agentes estabilizantes, asfaltos oxidados y diesel de alto punto de llama o aceites minerales no tóxicos. Uno de sus principales usos es eliminar el riesgo de contaminación de las zonas productoras. Los contaminantes como la sal o la anhidrita no pueden afectarlos y tiene gran aplicación en profundidad y altas temperaturas, también son especiales para las operaciones de corazonamiento.

2.Emulsiones invertidas: estos sistemas contiene más del 50% en

agua, que se encuentra contenida dentro del aceite mediante emulsificantes especiales; este lodo es estable a diferentes temperaturas.

5. ¿Cuáles son las funciones de un fluido de Perforación?Funciones:

1) Evacuar los recortes de Perforación. La remoción de los recortes (limpieza del pozo) depende del tamaño, forma y densidad de los recortes, unidos a la Velocidad de Penetración (ROP); de la rotación de la columna de perforación; y de la viscosidad, densidad y velocidad anular del fluido de perforación.

2) Controlar las Presiones de la Formación. A medida que la presión de la formación aumenta, se aumenta la densidad del fluido de perforación para equilibrar las presiones y mantener la estabilidad de las paredes. Esto impide además, que los fluidos de formación fluyan hacia el pozo.

3) Suspender y descargar los recortes. Los recortes de perforación que se sedimentan durante condiciones estáticas pueden causar puentes y rellenos, los cuales, por su parte, pueden producir el atascamiento de la tubería o la pérdida de circulación.

4) Obturar las formaciones permeables. Los sistemas de fluido de perforación deben estar diseñados para depositar sobre la formación un delgado revoque de baja permeabilidad con el fin de limitar la invasión de filtrado. Esto mejora la estabilidad del pozo y evita numerosos problemas de perforación. Si una formación está fracturada y/o fisurada, deben usarse materiales puenteantes.

5) Mantener la estabilidad del pozo. La estabilidad del pozo constituye un equilibrio complejo de factores mecánicos (presión y esfuerzo) y químicos. La composición química y las propiedades del lodo deben combinarse para proporcionar un pozo estable hasta que se pueda introducir y cementar la tubería de revestimiento

6) Minimizar daños a la formación.La protección del yacimiento contra daños que podrían perjudicar la

producción es muy importante. Cualquier reducción de la porosidad o permeabilidad natural de una formación productiva es considerada como daño a la formación. Estos daños pueden producirse como resultado de la obturación causada por el lodo o los sólidos de perforación, o de las interacciones químicas (lodo) y mecánicas (conjunto de perforación) con la formación.

7)Enfriar, lubricar y alivianar la columna de perforación.La circulación del fluido de perforación enfría la barrena y el conjunto de perforación, alejando el calor de la fuente (fricción) y distribuyéndolo en todo el pozo. La circulación del fluido de perforación enfría la columna de perforación hasta temperaturas más bajas que la temperatura de fondo. Además de enfriar, el fluido de perforación lubrica la columna de perforación, reduciendo aún más el calor generado por fricción. A mayor densidad del lodo, menor será el peso de la zarta en el gancho.

8. Transmitir energía hidráulica a herramientas y trépano.La energía hidráulica puede ser usada para maximizar la velocidad de penetración y/o alimentar los motores de fondo que hacen girar el trépano y las htas. de Medición al Perforar (MWD). Los programas de hidráulica se basan en el dimensionamiento correcto de las boquillas del trépano para utilizar la potencia disponible (presión o energía) de la bomba a fin de maximizar la caída de presión en el trépano u optimizar la fuerza de impacto del jet sobre el fondo del pozo. Esto se limita por la potencia disponible de la bomba, las pérdidas de presión dentro de la columna de perforación, la presión superficial máxima permisible y el caudal óptimo.

9. Asegurar una evaluación adecuada de la formaciónLa evaluación correcta de la formación es esencial para el éxito de la operación de perforación, especialmente durante la perforación exploratoria.

10. Controlar la corrosión. Los componentes de la sarta de perforación y casings en contacto con el fluido de perforación están propensos a varias formas de corrosión. Los gases disueltos tales como el O2, CO2 y H2S pueden causar graves problemas de corrosión, tanto en la superficie como en el fondo del pozo. En general, un pH bajo agrava la corrosión. Por lo tanto, una función importante del fluido de perforación es mantener la corrosión a un nivel aceptable. El fluido de perforación además no debería dañar los componentes de caucho o elastómeros. Cuando los fluidos de la formación y/o otras condiciones de fondo lo justifican, metales y elastómeros especiales deberían ser usados.

11. Facilitar La Cementación y Completación

El fluido de perforación debe producir un pozo dentro del cual la tubería de revestimiento pueda ser introducida y cementada eficazmente, y que no dificulte las operaciones de completación. La cementación es crítica para el aislamiento eficaz de la zona y la completación exitosa del pozo. Durante la introducción de la tubería de revestimiento, el lodo debe permanecer fluido y minimizar el suabeo y pistoneo, de manera que no se produzca ninguna pérdida de circulación inducida.

12. Minimizar el Impacto sobre el Medio Ambiente Con el tiempo, el fluido de perforación se convierte en un desecho y debe ser eliminado de conformidad con los reglamentos ambientales locales. Los fluidos de bajo impacto ambiental que pueden ser eliminados en la cercanía del pozo son los más deseables. La mayoría de los países han establecido reglamentos ambientales locales para los desechos de fluidos de perforación. Los fluidos a base de agua, a base de petróleo, anhidros y sintéticos están sujetos a diferentes consideraciones ambientales y no existe ningún conjunto único de características ambientales que sea aceptable para todas las ubicaciones. Esto se debe principalmente a las condiciones complejas y cambiantes que existen por todo el mundo, la ubicación y densidad de las poblaciones humanas, la situación geográfica local (costa afuera o en tierra), altos o bajos niveles de precipitación, la proximidad del sitio de eliminación respecto a las fuentes de agua superficiales y subterráneas, la fauna y flora local, y otras

condiciones.

6. ¿Cuáles son los componentes principales de un fluido de perforación?Productos químicos que componen el lodo Los productos químicos más comunes en lodos base agua son: • Almidones • Arcilla comercial (Bentonita) • Baritina • Polímeros en general • Soda Caustica

7. ¿Cuáles son los parámetros para seleccionar un fluido de perforación?mediante un programa de ensayos de laboratorio (propiedades reológicas, prueba de sellado deapertura de poros, prueba de abrasividad API 13I modificada, ensayos de erosión dispersión, hinchamiento lineal, permeabilidad, viscosidad, etc.)

8. ¿Por qué es importante el empleo del fluido de perforación?Para Hacer más fácil el trabajo de barrenación/perforacion

9. Describe brevemente el sistema de circulación de un equipo de perforación.

10.¿Qué es la emulsión Inversa?

Una definición sencilla de una emulsión es “Una dispersión de un líquido (fase dispersa) en forma de pequeñísimas partículas en el seno de otro líquido (fase continua) con el que no es miscible”. Las emulsiones se clasifican en directas, inversas ó múltiples.

Las emulsiones directas son aquellas en las que la fase dispersa es una substancia lipofílica (grasa o aceite) y la fase continua es hidrofílica (normalmente agua). Estas emulsiones suelen denominarse L/H o O/W. Ejemplos son además de las emulsiones bituminosas, la leche, la mayonesa, algunos tipos de pinturas, y muchos productos alimentarios y fitosanitarios.

Las emulsiones inversas por el contrario son las que la fase dispersa es una substancia hidrofílica y la fase continua es lipofílica. Estas emulsiones suelen denominarse con la abreviatura H/L o W/O. (Como ejemplos pueden citarse las margarinas, fluidos hidráulicos y la mayoría de las cremas cosméticas)

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CUESTIONARIO PREVIO A LA PRÁCTICA 2

11.Define los siguientes conceptos: Masa

La masa es la magnitud física que permite expresar la cantidad de materia que contiene un cuerpo.

VolumenSe refiere a la magnitud física que expresa la extensión de un cuerpo en tres dimensiones (largo, ancho y alto). En el Sistema Internacional, su unidad es el metro cúbico (m3).

Propiedad intensiva y extensivaLas propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la masa para estar definidas, y por otro lado las extensivas si dependen.

Presión de Formaciónpresión ejercida por los fluido o gases contenidos en los espacios porosos de las rocas. También es comúnmente llamada presión de poros o presión del yacimiento.

Presión de FracturaEs la presión que resiste la formacion antes de abrirse o fracturarse en un punto dado del hoyo. Para que ocurra la fractura es necesario que la presión ejercida sobre la formación sea mayor que la suma de la presión de poros mas la componente horizontal de la presión de sobrecarga.

Presión Hidrostática

Densidad Equivalente de Circulación

12.¿Qué es la densidad? Incluye unidades y sistemas de unidades.La desidad es la medida de cuánta masa hay contenida en una unidad de volumen (densidad = masa/volumen). Usualmente se representa como kg/m^3. (g/cm³). 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/mL).

onza por pulgada cúbica (oz/in3) libra por pulgada cúbica (lb/in3)

libra por pie cúbico (lb/ft3)

libra por yarda cúbica (lb/yd3)

libra por galón (lb/gal)

libra por bushel americano (lb/bu)

slug por pie cúbico.

13.¿Qué aparatos existen para medir la densidad de sólidos, líquidos y gases?

Las balanzas para medir densidad determinan la densidad en líquidos y en sólidos según el método de impulso ascensional. Estas balanzas para medir densidad son balanzas electrónicas de una gran precisión. Las balanzas para medir densidad son muy útiles para comprobar la densidad de plásticos, de gomas, de metales sinterizados, de cerámica, de vidrio y de otros materiales no metálicos.aerómetro. Aparato utilizado para medir la densidad del aire y otros gases

14.¿Qué es y como funciona la balanza de lodos?

15.¿Cuáles son la maquinas simples?

Primeramente para poder explicar lo que es una máquina simple primero se tiene que saber que es una maquina, por lo cual aquí esta la definición de máquina: “Una máquina es un dispositivo mecánico que utiliza una energía para realizar un trabajo.”

“Una maquina simple es un dispositivo que transforma en trabajo útil la fuerza aplicada”

“En una máquina simple, el trabajo de entrada se realiza mediante la aplicación de una sola fuerza, y la máquina realiza el trabajo de salida a través de otra fuerza única. Durante una operación de este tipo ocurren tres procesos:

Se suministra trabajo a la máquina.

El trabajo se realiza contra la fricción.

La máquina realiza trabajo útil o de salida.”

Ejemplos

PALANCA, POLEA, TORNO, PLANO INCLINADO, CUÑA, TORNILLO

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CUESTIONARIO PREVIO A LA PRÁCTICA 3

1. Defina los siguientes conceptos: Densidad Densidad relativa Mojabilidad Capilaridad Tensión superficial y Tensión interfacial Vacio Fuerzas de adhesión y fuerzas de cohesión

2. ¿Cómo se mide la densidad de un sólido y con que instrumentos?3. ¿Qué es y como se utiliza el matraz Le´chateliere?4. ¿Por qué es importante conocer la densidad de materiales sólidos que

integran los fluidos de control?5. Explica brevemente el principio de sifón y el principio de flotación de

Arquímedes6. Investigue la densidad de los siguientes elementos en el sistema

FPS,MKS,CGS,SI Y en unidades de campo: Barita Bentonita Diesel Gasolina Agua

Densidad.-Es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. Se simboliza con la letra griega ρ.

Densidad relativaEs una comparación entre la densidad de una sustancia con otra, no posee dimensiones.

MojabilidadEs la capacidad que posee un liquido para extenderse y dejar una traza sobre un solido.

CapilaridadLa capilaridad es una propiedad física del agua por la que ella puede avanzar a través de un canal minúsculo (desde unos milímetros hasta micras de tamaño) siempre y cuando el agua se encuentre en contacto con ambas paredes de este canal y estas paredes se encuentren suficientemente juntas.

Tensión superficial y Tensión interfacialLa Tensión superficial, es la tensión o resistencia a la ruptura que posee la película superficial de un líquido.

Se llama tensión interfacial a la energía libre existente en la zona de contactode dos líquidos inmiscibles.

VacioEs la ausencia total de materia en un determinado espacio o lugar, o la falta de contenido en el interior de un recipiente. Por extensión, se denomina también vacío a la condición de una región donde la densidad de partículas es muy baja.

Fuerzas de adhesión y fuerzas de cohesión

La fuerza de cohesion, es la fuerza de atracción entre las partículas cercanas en un mismo cuerpo. Mientras que la fuerza de adhesión es la fuerza que une a las superficies de 2 cuerpos distos.

2. ¿Cómo se mide la densidad de un sólido y con que instrumentos?

Para calcular la densidad de un solido se utiliza la relación: d = Masa / Volumen

Para ello necesitamos calcular primero la masa del solido, esto lo haremos por medio de una balanza. Después dependiendo de si el cuerpo es de forma regular o irregular se toman las siguientes especificaciones para calcular su volumen:

Cuerpos regulares: Aplicaremos la fórmula que nos permite su cálculo. Si es necesario conocer alguna de sus dimensiones las mediremos con el calibre, la regla o el instrumento de medida adecuado.

Cuerpos irregulares: En un recipiente graduado echaremos agua y anotaremos su nivel. Luego, sumergiremos totalmente el objeto y volveremos a anotar el nuevo nivel, La diferencia de niveles será el volumen del sólido.3. ¿Qué es y como se utiliza el matraz Le´chateliere?

4. Matraz de gravedad específica, se utiliza para determinar la gravedad específica aparente de la arena, piedra cemento hidráulico y escorias pasadas a través del tamiz.

4. ¿Por qué es importante conocer la densidad de materiales sólidos que integran los fluidos de control?

5. Explica brevemente el principio de sifón y el principio de flotación de Arquímedes

El principio de flotación de arquimides se basa en que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, será empujado con una fuerza vertical ascendente igual al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:

Checar: Un sifón está formado por un tubo, en forma de "U" invertida, con uno de sus extremos sumergidos en un líquido, que asciende por el tubo a mayor

altura que su superficie, desaguando por el otro extremo. Para que el sifón funcione el orificio de salida debe estar más abajo de la superficie libre (h2 debe ser mayor a h1 en la figura) pues funciona por gravedad, y debe estar lleno de líquido ya que esa conectividad permite que el peso del líquido en la rama del desagüe sea la fuerza que eleva el fluido en la otra rama.

6. Investigue la densidad de los siguientes elementos en el sistema FPS,MKS, CGS,SI Y en unidades de campo:

Barita. 4.25 gr/cm3 Bentonita 2.65 gr/cm3 Diesel 0.85 gr/cm3 Gasolina 680 kg/m3 Agua 1 gr/cm3

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CUESTIONARIO PREVIO A LA PRÁCTICA 4

1) La ley de conservación de la masa o ley de conservación de la materia o ley de Lomonósov-Lavoisier es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue elaborada independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1745 y por Antoine Lavoisier en 1785. Se puede enunciar como «En una reacción química ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos».[1] Una salvedad que hay que tener en cuenta es la existencia de las reacciones nucleares, en las que la masa sí se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma de masas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y energía.[2] Esta ley es fundamental para una adecuada comprensión de la química. Está detrás de la descripción habitual de las reacciones químicas mediante la ecuación química, y de los métodos gravimétricos de la química analítica.

2) ¿Por qué es importante la densidad en la industria de la perforación?A medida que la presión de la formación aumenta, se aumenta la densidad del fluido de perforación para equilibrar las presiones y mantener la estabilidad de las paredes. Esto impide además, que los fluidos de formación fluyan hacia el pozo.

3) ¿Cuál es la diferencia entre bentonita y barita? ¿Que densidad teórica tiene cada arcilla?

BARITa

Fórmula química : BaSO4

Clase : Sulfatos

Subclase : Sulfatos anhidros

Grupo : Baritina

Etimología : De la palabra griega que significa "pesado" en alusión a su gran peso específico.

Propiedades físicas:

Color : Variable predominando el blanco y el pardo tenue.

Dureza : 3 a 3.5

Densidad : 4.25 g/cm3 ( 37.485 lb/gal)

Propiedades Química:

Se utiliza para dar viscosidad y controlar la pérdida de flujo en fluidos de perforación

Contiene 65.7% de Ba y 34.3% de SO4. Insoluble en ácidos, únicamente atacable por sulfúrico concentrado cuando se presenta en polvo

La principal utilización es para perforación como lodos densos en pozos de petróleo o gas. Como pigmento y para la fabricación de agua oxigenada.,

UTILIZACION INDUSTRIAL

BENTONITA aditivo de control de filtración

El término "bentonita" fué sugerido por ser un material arcilloso de propiedades jabonosas procedente de "Benton Shale" se estableció que esta particular arcilla era un producto de alteración de cenizas volcánicas siendo posteriormente definida como: "Roca compuesta esencialmente por un material cristalino, semejante a una arcilla, formado por la desvitrificación y consiguiente alteración de un material ígneo vítreo, usualmente cenizas volcánicas o tobas. El mineral de la arcilla característico tiene hábito micáceo y fácil exfoliación, alta birrefringencia y una textura heredada de las cenizas volcánicas o de la toba". Esta definición es, no obstante restrictiva, por estar basada en criterios genéticos. Actualmente, la definición más ampliamente aceptada es: "Bentonita es una arcilla compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esméctitas, con independencia de su génesis y modo de aparición". Desde este punto de vista la bentonita es una roca compuesta por más de un tipo de minerales, aunque son las esméctitas sus constituyentes esenciales y las que le confieren sus propiedades características.

CLASIFICACION INDUSTRIAL DE BENTONITAS

Los criterios de clasificación utilizados por la industria se basan en su comportamiento y propiedades fisicoquímicas; así la clasificación industrial mas aceptada establece tipos de bentonitas en función de su capacidad de

hinchamiento en agua. Según este criterio Patterson y Murria (1983) distinguen tres tipos principales:

❖ Bentonitas altamente hinchables o sodicas.

❖ Bentonitas poco hinchables o calcicas.

❖ Bentonitas moderadamente hinchables o intermedias.

Posteriormente Odom (1984), siguiendo los mismos criterios de clasificación las divide en:

❖ Bentonitas sodicas.

❖ Bentonitas calcico-magnesicas.

❖ Tierras de Fuller o tierras acidas.

PROPIEDADES DE LA BENTONITA

Densidad : 2.5 g/cm3

Hidratación e hinchamiento

La hidratación y deshidratación de la superficie ínter laminar son también propiedades únicas de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los diferentes usos industriales. Aunque hidratación y deshidratación ocurren con independencia del tipo de cation de cambio presente, el grado de hidratación si esta ligado a la naturaleza del cation ínter laminar y al a carga de la lamina.

Plasticidad

Las esmecticas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que el agua forma una envuelta sobre las partículas laminares de esmectica produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de una partículas sobre otras cuando ejerce un esfuerzo sobre ellas.

La elevada plasticidad de las esmecticas es consecuencia, nuevamente, de su morfología laminar, extremadamente pequeño tamaño de partícula (elevada área superficial) y alta capacidad de hinchamiento.

4) ¿Cuáles son las unidades en el sistema CGS, MKS, FPS, SI? ¿Cuales son los factores de conversión para pasar de un sistema a otro sistema?

Sistema Unidades

CGS [g /cm3]

MKS [kg/m3]

FPS [lb/pie3]

SI [kg/m³]

1 lb/pulg3 = 27,38 gr/cm3

1 gr/cm3 = 0,03613 lb/pulg3

1 lb/pie3 = 16,0184 kg/m3

1 kg/m3 = 0,06243 lb/pie3

5) Cual es la diferencia entre una propiedad extensiva e intensiva? Menciona 5 ejemplos de cada propiedad.

las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que cuyo valor permanece inalterable al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por este motivo no son propiedades aditivas.

Por el contrario, las propiedades extensivas son aquellas que sí dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, son magnitudes cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe. Estas magnitudes puede ser expresada como la suma de las magnitudes de un conjunto de subsistemas que formen el sistema original.

Muchas magnitudes extensivas, como el volumen, la cantidad de calor o el peso, pueden convertirse en intensivas dividiéndolas por la cantidad de sustancia, la masa o el volumen de la muestra; resultando en valores por unidad de sustancia, de masa, o de volumen respectivamente; como lo son el volumen molar, el calor específico o el peso específico.

Extensivas Intensivas

1) Volumen 1) Temperatura 2) Peso 2) Presión

3) Masa 3) Velocidad

4) Energía 4) Volumen especifico

5) Entropía 5) Densidad

6) Durante el proceso de perforación el fluido de perforación es parte esencial del proyecto, por lo tanto es necesario el empleo de fluidos acuosos, oleosos y neumáticos. ¿Cuándo se utiliza cada tipo de fluido?

TIPOS DE LODOS DE PERFORACIÓN BASE AGUA De Agua Fresca No- inhibidos:

Tienen como característica básica una fase acuosa que contiene sal a bajas concentraciones y Arcillas sódicas; son simples, baratos ya que los aditivos más usados son viscosificantes, dispersantes, soda cáustica y Barda.

Son diseñados para perforar zonas arcillosas hasta temperaturas de 220 °F y son difíciles de tratar cuando sufren contaminaciones. Este sistema está conformado de la siguiente manera:

Lados de Agua Fresca:

Utilizado en formaciones duras, el agua utilizada puede ser dulce o salada dependiendo de la disponibilidad Se emplean altas velocidades anulares para la remoción de los sólidos y se complementan con el bombeo de píldoras viscosas. En este sistema los sólidos son removidos por sedimentación.

Lados Nativos:

En casi todas las áreas, se consiguen formaciones arcillosas y lutíticas en superficie, las cuales se mezclan con el agua formando Iodos naturales que tienden a tener altas viscosidades a medida que más se circula el lodo y por lo tanto requieren de una alta dilución. Son utilizados para perforar zonas superficiales hasta 1500´ ya que no requieren de control químico y su densidad nunca sobrepasa 10.0 Lpg. No requiere control de filtrado, ni de las propiedades geológicas. Su mantenimiento está limitado a controlar los sólidos durante la perforación.

Lodos de Agua-Bentonita:

Están constituidos por agua y Bentonita y tiene como característica principal tener una buena capacidad de acarreo, con viscosidad controlada y control de filtrado. Es un lodo de inicio, que permite mantener un buen revoque protector sobre las formaciones perforadas, buena limpieza del hoyo. Se puede utilizar hasta 4000' con pequeñas adiciones de Cal lo cual redunda en ahorros de dinero y tiempo.

Lodos base agua inhibidos

Lodos Base agua- Inhibidos:

Es un sistema cuya fase acuosa tiene una composición química que le permite evitar la hidratación y desintegración de las Arcillas y Lutitas hidratables mediante la adición de Calcio al lodo, lo cual permite el intercambio iónico para transformar las Arcillas sódicas a cálcicas. A medida que las plaquetas de Arcilla se deshidratan, el agua absorbida en la Arcilla se liberal produciéndose una reducción del tamaño de las partículas e incremento del agua libre, con una reducción sustancial de la viscosidad Este intercambio iónico permite obtener un lodo con mayor cantidad de sólidos propiedades geológicas mínimas y más resistente acontaminaciones severas.

La fuente de Calcio se obtiene con la adición de Cal, Yeso y Cloruro de Calcio y se pueden obtener los siguientes tipos de fluidos:

Lodos de Salmueras de Formaito:

Termino aplicado a tres compuestos solubles en agua: Formiato de Sodio (NaCOOH) Formiato de Potasio (KCOOH) y Formiato de Cesio (CSCOOH) las cuales son sales alcalinas metálicas procedente de Acido Fórmico. Las salmueras de Formiato proveen soluciones salinas de altas densidades y bajas viscosidades, no son dañinas, al medio ambiente y se biodegradan rápidamente, son antioxidantes poderosos que ayudan a proteger a los viscosificadores y a los Polímeros reductores de filtrado contra la degradación térmica hasta temperaturas de por lo menos 3000 ºF.

Son compatibles con las aguas de formación que contiene Sulfatos y Carbonatos, por lo tanto reducen la posibilidad de dañar la permeabilidad por la precipitación de sales su costo es alto en comparación con otros sistemas.

Lodo a base de Polímeros y KCI:

Su propósito es el de inhibir por encapsulamiento y/o reemplazo de iones de hidratación de las Lutitas de formación con alto contenido arcilloso, minimizando problemas de derrumbes y ensanchamiento de hoyos. Se utilizo agua fresca o de mar en su preparación además de Polímeros y Bentonitas prehidratadas los cuales debe agregarse

Con base aceite

7) ¿Cómo se diseña la densidad de un fluido de perforación? 8) Investiga la historia de la emulsión inversa

INGENIERÍA DE FLUIDOS DE CONTROL

CUESTIONARIO PREVIO A LA PRÁCTICA 5

1. Investiga la historia de la viscosidad. Menciona algunos autores

La mecánica de fluidos podría aparecer solamente como un nombre nuevo para una ciencia antigua en origen y realizaciones, pero es más que eso, corresponde a un enfoque especial para estudiar el comportamiento de los líquidos y los gases.

Los principios básicos de l movimiento de los fluidos se desarrollaron lentamente a través de los siglos XVI al XIX como resultado del trabajo de muchos científicos como Da Vinci, Galileo, Torricelli, Pascal, Bernoulli, Euler, Navier, Stokes, Kelvin, Reynolds y otros que hicieron interesantes aportes teóricos a lo que se denomina hidrodinámica. También en el campo de hidráulica experimental hicieron importantes contribuciones Chezy, Ventura, Hagen, Manning, Pouseuille, Darcy, Froude y otros, fundamentalmente durante el siglo XIX.

A ISAAC NEWTON se le atribuye La introducción del concepto de viscosidad en un fluido.

LEONHARD EULER, 1707-1783, también suizo, desarrollo las ecuaciones diferenciales generales del flujo para los llamados fluidos ideales (no viscosos).

El segundo periodo, que comprende los últimos años del siglo XVIII y la mayoría del XIX, se caracterizó por la acumulación de datos experimentales y por la determinación de factores de corrección para la ecuación de Bernoulli. Se basaron en el concepto de fluido ideal, o sea que no tuvieron en cuenta una propiedad tan importante como la viscosidadEn el periodo siguiente, al final del siglo XIX y principios del XX, se tomó en cuenta la viscosidad y la teoría de la similaridad.

2. ¿Por qué es importante la viscosidad en la industria de la perforación?

Por que son las propiedades del fluido que van a permitir que cupla con los requerimientos de la perforación, como lo es, el llevar los recortes a la superficie.

En Fluido de perforación: elemento vital del pozo observamos cómo el fluido de perforación se bombea hacia el fondo del pozo a través de la tubería de perforación, asomando en el extremo. A continuación regresa a la superficie por el ánulo, el espacio que se encuentra entre el exterior de la tubería de perforación y las paredes del pozo, arrastrando los detritos de las rocas. El fluido de perforación tiene que ascender a una velocidad mayor que el tiempo que tardan las rocas en hundirse en él, para poder arrastrarlas a la superficie. Un fluido más viscoso hace que las piedras desciendan más lentamente. Por otro lado, un fluido más viscoso necesita mayor presión de bombeo para mantener el movimiento.

Coloca algunas gotas de líquido en una superficie horizontal y después inclina la superficie. El líquido comenzará a descender. Cuanto más viscoso sea el líquido, más lentamente se desplazará.

. La mayoría de los líquidos son menos viscosos a temperaturas más altas. Esto puede implicar un problema en ciertas situaciones.

3. ¿Qué relación existe entre la viscosidad y la densidad?No guardan una relación en especifico o establecida, mas bien depende de las propiedades del fluido, sin embargo, en algunos, la tendencia, es que la viscosidad disminuye con la reducción de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. En un fluido menos denso hay menos moléculas por unidad de volumen que puedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capa estacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. El momento se transfiere con más dificultad entre las capas, y la viscosidad disminuye. En algunos líquidos, el aumento de la velocidad molecular compensa la reducción de la densidad.

4. ¿Cuáles son las unidades de la viscosidad en el sistema CGS, es el poise (P), MKS, FPS, SI, (Pa·s), que corresponde exactamente a 1 N·s/m² o 1 kg/(m·s). CAMPO?

¿Cuales son los factores de conversión para pasar de un sistema a otro sistema? 1 poise = 100 centipoise = 1 g/(cm·s) = 0,1 Pa·s 1 centipoise = 1 mPa·s

VISCOSIDAD DINAMICA UNIDAD SI

  N s/m2

1 centipoise (cP) 1,000 000 10-3

1 poise (P) 1,000 000 10-1

1 lb/pie hr 4,133 789 10-4

1 lbf s/pie2 4,788 026 101

5. ¿Qué es el embudo Marsh?

Aparato 1.Embudo Marsh - un dispositivo sencillo para la medición de la viscosidad de manera rutinaria Embudo Marsh Las dimensiones del embudo Marsh deben ser tales que un cuarto de galón de agua dulce (946 cm3), a una temperatura de 70 ± 5o F (21 ± 3oC) necesite un tiempo de 26 ± 0,5 segundos para pasar por él y salir. Procedimiento

1. Tape el orificio del embudo con un dedo y vierta lamuestra del fluido recientemente agitado a través deltamiz y hacia el embudo, que deberá estar limpio, seco y en posición vertical. Llene hasta que el fluido alcance elfondo del tamiz.

2. Retire el dedo rápidamente y mida el tiempo requeridopara que el fluido llene el recipiente colector hasta lamarca de un cuarto de galón (946 cm3).

3. Registre el tiempo con una precisión de un segundo. Esta es la viscosidad obtenida con el embudo Marsh.

6. ¿Para qué se utiliza el embudo Marsh en la industria petrolera? En 1930 se crea la balanza de lodos, diseñada para medir la densidad, en este año, también se crea el embudo de Marsh que es un instrumento que relaciona un volumen vertido por el embudo con el tiempo, el cual fue adoptado por las normas API y nos da una idea de la viscosidad del fluido pero no indica a que se deben los cambios en viscosidad que puede tener un fluido.

7. ¿Cuantos tipos de embudo Marsh existen en el mercado? ¿Cuál es la diferencia entre cada uno (Empresa) ?http://spanish.alibaba.com/products/marsh-funnel.htmlhttp://spanish.alibaba.com/product-gs/marsh-funnel-viscometer-plastic-203556849.html

8. ¿Cómo se diseña la viscosidad de un fluido de perforación?9. Investiga la viscosidad Marsh teórica de los siguientes fluidos:

Estos datos no los encontré, sin embargo les dare los aproximados según obtuvimos en clase.

Agua 28-30 segundos Emulsión Inversa Diesel 34-40 segundos Gasolina 26-30 segundos Aceite

INGENIERÍA DE FLUIDOS DE CONTROL

CUESTIONARIO PREVIO A LA PRÁCTICA 6

10. ¿Cómo se clasifican los fluidos de control de acuerdo a su comportamiento reológico - tixotrópico? ¿En que sub clasificación se encuentran los fluidos de control?No newtonianos (tixotrópicos y reopecticos), newtonianos, plásticos de bingham, etc

11. ¿Cuál es la diferencia entre reologia y tixotropía?

La Reología es la ciencia del flujo que estudia la deformación de un cuerpo

sometido a esfuerzos externos .Su estudio es esencial en muchas industrias, incluyendo

las de plásticos, pinturas, alimentación, tintas de impresión, detergentes o aceites

lubricantes, por ejemplo.

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.

12. ¿Por qué es importante la tixotropía en la industria petrolera? ¿Cuáles son sus unidades?

Entre las propiedades del lodo, una de las más importantes es la gelatinización, que representa  una medida de las propiedades tixotrópicas de un fluido y denota la fuerza de floculación bajo condiciones  estáticas.

La fuerza de gelatinización , como su nombre  lo indica ,  es una medida del esfuerzo de ruptura o  resistencia de la consistencia del gel formado, después de un período de reposo. La tasa de gelatinización se refiere al  tiempo requerido para formarse el gel. Si esta  se forma  lentamente después que el lodo esta en reposo,  se dice  que la tasa de gelatinización es baja y es alta en caso contrario. Un lodo que presenta esta propiedad se denomina tixotrópico. El conocimiento de esta propiedad es  importante para saber si se presentarán  dificultades en la circulación.

13. ¿Qué es la viscosidad Plástica? ¿Como se calcula (unidades)? ¿Por qué es importante en la Industria Petrolera? (Es el tipo de viscosidad que presentan la arcillas)

Es aquella parte de la resistencia a fluir causada por fricción mecánica. Esta fricción se produce:

I- Entre los sólidos contenidos en el lodo.

II- Entre los sólidos y el líquido que lo rodea.

III. Debido al esfuerzo cortante del propio líquido.

En general, al aumentar el porcentaje de sólidos en el sistema, aumentará la viscosidad plástica.

El  control de la viscosidad plástica en lodos de bajo  y alto peso es indispensable para mejorar el comportamiento reológico y sobre todo para lograr altas tasas de penetración. Este control se obtiene por dilución o por mecanismos de control de sólidos.

Para lograr tal propósito, es fundamental que los equipos de control de sólidos funcionen en buenas condiciones.

Para determinar la viscosidad plástica se utiliza la siguiente ecuación:

Vp (cps)= Lectura 600 r.p.m. - Lectura 300 r.p.m.

14. ¿Qué es la viscosidad Aparente? ¿Como se calcula (unidades)? ¿Por qué es importante en la Industria Petrolera?

(Es el medio por el que parte)Se  define como la medición en centipoises que un fluido Newtoniano debe tener en un viscosímetro  rotacional, a una velocidad de corte previamente establecida, y que denota los efectos simultáneos de todas las propiedades de flujo.

Su valor puede estimarse de la siguiente forma:

V.A (cps)= Lectura a 600 rpm/2

15. ¿Qué es el Punto de Cedencia? ¿Como se calcula (unidades)? ¿Por qué es importante en la Industria Petrolera?Se define como la resistencia a fluir causada  por las fuerzas de atracción electroquímicas entre las partículas sólidas. Estas fuerzas son el resultado de las cargas negativas  y positivas localizadas  cerca  de  la superficie de las partículas.

El punto cedente, bajo condiciones de flujo depende de:

a- Las propiedades de la superficie de los sólidos del lodo.b- La concentración de los sólidos en el volumen de lodo.c-  La concentración y tipos de iones en  la  fase líquida del lodo.

Generalmente, el punto cedente alto es causado por los contaminantes solubles como el  calcio, carbonatos, etc., y por los sólidos arcillosos de formación. Altos valores del punto cedente causan la floculación del lodo, que debe controlarse con dispersantes.

Para determinar este valor se utiliza la siguiente fórmula:

Vp (lbs/100 p2)= Lectura a 300 r.p.m. -Vp

16. ¿Qué es el Esfuerzo Gel? ¿Como se calcula (unidades)? ¿Por qué es importante en la Industria Petrolera?Entre las propiedades del lodo, una de las más importantes es la gelatinización, que representa  una medida de las propiedades tixotrópicas de un fluido y denota la fuerza de floculación bajo condiciones  estáticas.

La fuerza de gelatinización , como su nombre  lo indica ,  es una medida del esfuerzo de ruptura o  resistencia de la consistencia del gel formado, después de un período de reposo. La tasa de gelatinización se refiere al  tiempo requerido para formarse el gel. Si esta  se forma  lentamente después que el lodo esta en reposo,  se dice  que la tasa de gelatinización es baja y es alta en caso contrario. Un lodo que presenta esta propiedad se denomina tixotrópico. El conocimiento de esta propiedad es  importante para saber si se presentarán dificultades en la circulación.

El grado de tixotropía se determina  midiendo la fuerza de gel al principio de un período de reposo de 10 segundos, después de agitarlo y 10 minutos después. Esto se reporta como fuerza de gel inicial a los 10 segundos y fuerza de gel final a los 10 minutos.

La resistencia a la gelatinización debe ser suficientemente baja para:

a- Permitir que la arena y el ripio sea depositado en el tanque de decantación.b- Permitir un buen funcionamiento de las bombas y una adecuada velocidad de circulación.c- Minimizar el efecto de succión cuando se saca la tubería y de pistón cuando se introduce la misma en el hoyo.d- Permitir la separación del gas incorporado al lodo.

Sin  embargo , este valor debe ser suficiente para permitir la suspensión de la barita y los sólidos  incorporados en los siguientes casos:

a- Cuando se esta añadiendo barita.b- Al estar el lodo estático.

17. ¿Qué es y para que se utiliza el Viscosímetro Rotacional FANN 35 en la industria petrolera?

Determinar las propiedades reológicas y características tixotropicasdel sistema Visplex.Descripción del equipo.Para realizar esta prueba se utiliza el Viscosímetro multirotacionalFann, modelo 35. La medida básica es el esfuerzo al corte necesario para hacer girar un rotor sumergido en el fluido de perforación que se prueba, el cual esta contenido en un vaso que se mantieneestático.El Viscosímetro opera a las velocidades de rotación de 3, 6,100,200,300 y 600 r.p.m. efectuando los cambios de velocidades por mediode engranaje y cambios de velocidades del motor.Las lecturas del valor del esfuerzo de corte obtenida a 300 y 600r.p.m. en el viscosímetro, están dentro del régimen de flujo laminarde los fluidos de perforación.El valor de “k” es una indicación de la consistencia de un fluidodenominado “Índice de Consistencia “, k es el valor del esfuerzo de

corte a una tasa de corte de 1 seg -1.El valor de “n” es un indicador del comportamiento no-Newtonianode un fluido, se lo obtiene de la relación numérica entre el esfuerzocortante y la velocidad de corte de un fluido en un grafico log-log.

Procedimiento- Antes de hacer la prueba, se debe agitar la muestra del fluido deperforación a una velocidad alta durante varios minutos.- Se coloca el vaso en la base elevándolo hasta que el nivel delfluido coincida con la marca en el rotor, fijándolo con el tornillo.- Se arranca el motor y se toma la primera lectura de 3 r.p.m. de unminuto de haber iniciado la agitación.- Se cambia la velocidad del rotor tomando la siguiente lectura de 6r.p.m. y así sucesivamente hasta llegar a la ultima lectura de 600r.p.m.

La medición de las propiedades reologicas y químicas de un lodo es importante para calcular las pérdidas de fricción para determinar la capacidad del lodo para levantar los recortes hasta la superficie, analizar la del lodo por sólidos, sustancias químicas o temperatura y para determinar los cambios de presión en el interior del pozo durante un viaje.

Viscosidad plástica, punto cedente y gelesEl instrumento a usar es el viscosímetro rotacional y se componede:•Cilindro giratorio.•Cilindro estacionario.•Resorte de restitución.•

Dial de lectura directa. •

Sistema de engranajes y perillas para cambio de velocidades. •

Vaso contenedor de muestra del fluido. ➢ Método:

Se coloca el sistema de cilindro giratorio estacionario dentro

del vaso conteniendo un fluido a analizar. 2º. Se coloca la palanca en posición de velocidad variable y

con la manivela se hace girar el fluido a fin de homogeneizarlo. 3º. Se coloca la palanca en la posición de 600rpm, se hace

girar el cilindro, donde se estabilice el dial se toma la medida a 600rpm. 4º. Se coloca la palanca en la posición 300rpm, se hace girar

el sistema y se procede a la anotación de la lectura a 300rpm.

Viscosidad Plástica VP; cps =L600-L300

Punto Cedentelb100ft2=L300-VP

Lectura del gelEl gel nos da una idea de la energía necesaria para iniciar el movimientodel fluido.•Estando el lodo homogeneizado se controlan 10 segundos queel lodo este quieto.•Con la perilla se procede a darle la velocidad de 3rpm.•

En el dial se observara un incremento de la lectura hasta que la aguja llega a un máximo de, este valor es anotado como el gel inicial.

18. ¿Qué instrumentos existen en el mercado para medir la viscosidad que presenta un fluido de control? ¿Cuál es la diferencia entre cada uno (Empresa)?

Se utilizan varios dispositivos muy sencillos para este punto como son el viscosímetro de Marsh que es usado para la medición de rutina en el campo, de la viscosidad del lodo de perforación. El medidor de V-G (viscosidad-gravedad) de Fann es usado para completar la información obtenida con el viscosímetro de Marsh, especialmente en lo que se refiere a las características de gel del lodo. El medidor de V-G puede indicar la viscosidad aparente, la viscosidad plástica, el punto cedente y los esfuerzos de gel (iniciales y cíclicos).

19. Investiga los modelos reológicos- tixotrópicos de los fluidos de control. ¿Por que son importantes? Gráfica.

MODELOS REOLOGICOS La descripción reológica de los fluidos ha sido expresada mediante relaciones matemáticas complejas. Algunas de las relaciones empleadas para describir el comportamiento de estos fluidos han sido aplicadas al comportamiento reológico de los fluidos de perforación, terminación y reparación de pozos petroleros. 

Modelo Newtoniano. Modelo Plástico de Bingham.

Modelo de Ley de Potencias. Máselo de la Ley de Potencias con punto de cedencia