viscosidad embudo

UMSAUNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIAING. PETROLERA

FLUIDOS DE PERFORACIONPET-217

LABORATORIO

EMBUDOEMBUDO

PRACTICA 2

Nombre: TOMAS MOLINA ARTEAGA

Docente: MAURICIO J. ORTUÑO RIVEROS

Fecha: 29 de abril de 2013

LA PAZ - BOLIVIA

VISCOSIDADVISCOSIDAD

Contenido

1. OBJETIVOS...........................................................................................................................1

1.1. Objetivos Especificos...................................................................................................1

1.2. Objetivos Generales.....................................................................................................1

2. JUSTIFICACION....................................................................................................................1

3. MARCO TEORICO.................................................................................................................1

3.1. Viscosidad.....................................................................................................................1

3.2. Viscosidad de embudo.................................................................................................2

4. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS.............................................................................3

5. PROCEDIMIENTOS...............................................................................................................3

6. HOJA DE DATOS..................................................................................................................4

7. CALCULOS............................................................................................................................5

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.........................................................................9

8.1. Conclusiones.................................................................................................................9

8.2. Recomendaciones......................................................................................................10

9. CUESTIONARIO..................................................................................................................11

10. BIBLIOGRAFIA................................................................................................................12

11. ANEXOS...........................................................................................................................12

11.1. Fotografías...............................................................................................................12

VISCOSIDAD EMBUDO 2013

DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD

1. OBJETIVOS

1.1. Objetivos Especificos

- Determinar la viscosidad embudo de cierto lodo base agua, preparado previamente utilizando el EMBUDO MARSH

- Determinar la viscosidad absoluta mediante las ecuaciones teóricas

1.2. Objetivos Generales

- Fortalecer el manejo de los equipos desarrollar habilidades y destreza en la utilización de los mismos

- Identificar los factores de riesgo de una incorrecta medición y establecer estrategias para su control.

- Determinar el grado de fluidez del fluido con base a su viscosidad y diferenciando el tipo de fluido (newtoniano/no newtoniano).

2. JUSTIFICACION

A partir de la presente práctica podremos comprender la influencia de las propiedades del fluido de perforación en su capacidad de control de pérdida de fluidos hacia la formación y su posterior repercusión en el factor de daño de formación.

3. MARCO TEORICO

La viscosidad en los fluidos de perforación sirve para aumentar la capacidad de inyección y suspender recortes en el espacio anular; donde un aumento en la viscosidad del lodo de perforación puede ocasionar un uso excesivo de presión de bomba para romper esa resistencia a la circulación o ocasionar una pérdida de circulación como resultado de la presión tan elevada necesaria

3.1. ViscosidadEs el término geológico más conocido. En su sentido más amplio, la viscosidad se puede describir como la resistencia al flujo de una sustancia. En el campo petrolífero, los términos a continuación se usan para describir la viscosidad y las propiedades geológicas del fluido de perforación

1 UNIV. TOMAS MOLINA ARTEAGA


1. Viscosidad embudo (segundos Marsh)2. Viscosidad aparente (cP o mPa*seg).3. Viscosidad efectiva (cP o mPa*seg).4. Viscosidad plástica (cP o mPa*seg).5. Punto cedente (lb/100pies2 o Pa)6. Viscosidad a baja velocidad de corte y viscosidad a muy baja velocidad de corte (LSRV)( cP o mPa*seg)7. Esfuerzo de gel (lb/100pies2 o Pa)

Estos son algunos de los valores claves para tratar y mantener los fluidos de perforación

3.2. Viscosidad de embudoLa viscosidad de embudo se mide usando el viscosímetro de MARSHEl embudo MARSH es un simple dispositivo usado para la rápida medida rutinaria de la viscosidad del fluido. Este es un excelente indicador de los cambio en las propiedades de los fluidos de perforación. El embudo MARSH tiene una forma cónica, un diámetro superior de 6 pulgadas (152mm) y 12 pulgadas (305mm ) de largo, con una capacidad de 1500cm3. Una malla 12 mesh cubre la mitad de la parte superior y esta diseñada para remover cualquier material extraña y cuttings presentes en el fluido. El fluido se descarga a través de un orificio fijo que está en la parte inferior del embudo y que mide 2 pulg. (50,8mm) por 3/16pulg. (4,7mm).

La viscosidad embudo se usa como indicador relativo de la condición del fluido. No proporciona suficiente información para determinar las propiedades geológicas o las características del flujo de un fluido. Debería usarse en el campo para detectar los cambios relativos en las propiedades del fluido. Además, ningún valor en particular de la viscosidad de embudo puede ser adoptado como valor representativo de todos los fluidos. Lo que produce buenos resultados en un área puede fallar en otras; Sin embargo, se puede aplicar una regla general a los fluidos de perforación a base de arcilla. La viscosidad de embudo de la mayoría de los fluidos se controla a cuatro veces la densidad (lb/gal) o menos

Sin embargo hay ciertas excepciones, como en las áreas donde se requiere el uso de fluidos de alta viscosidad. Los sistemas de polímeros e inversión inversa (base aceite o base sintético) no sigue necesariamente estas reglas



4. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS

Viscosímetro MARSH plástico Jarra graduada de 1000 ml plástico Termómetro metálico de rango de 0-200°F Cronometro digital

5. PROCEDIMIENTOS

5.1. Procedimiento de Calibracióna) Tapar el extremo del embudo con un dedo y verter agua limpia a través del

tamiz hasta que el nivel coincida con la base del tamiz.b) Sostener firme y recto el embudo sobre una jarra graduada con indicación

de ¼ de galónc) Retirar el dedo del extremo y medir con un cronometro en tiempo que tomo

en escurrir ¼ de galón de agua a través del embudo. Este tiempo debe ser de 26 segundos que es la viscosidad embudo del agua.

5.2. Procedimiento1. mantenga el embudo en posición vertical hacia arriba tapando el orificio de

salida con el dedo2. vierta una muestra de lodo fresco para ser ensayado a través de la malla

hasta que el nivel del fluido alcance la parte inferior de la malla3. remueva el dedo de la salida y comience a medir el tiempo con un

cronometro. Usando la jarra graduada, mida el tiempo para que el fluido llene el nivel indicado en la jarra que es de ¼ (946 ml)

4. Mida la temperatura en °F o °C5. Reportar el tiempo como viscosidad de embudo MARSH, el tiempo que

tarde para que ¼ de galón de la muestra salga por el embudo6. Limpie y seque completamente el embudo y la jarra después de cada uso

6. HOJA DE DATOS



7. CALCULOS



1. Calcular el error porcentual de calibración de un ¼ de litro que tiene el embudo con los valore medidos respecto de los valores teórico usado.

DATOS

Tiempo (seg Marsh)EMBUDO

1

24,54

24,58Promedio 24,56EMBUDO

2

26,11

25,70Promedio 25,91

TABLA 1

Para la VISCOSIDAD EMBUDO

Para el EMBUDO 1 se tiene una viscosidad embudo de:

24,56 segundos Marsh

Cuyo error será:

%Error=26−24,5626

∗100%

%Error=5,54%

Para el EMBUDO 2 se tiene una viscosidad embudo de:


Cuyo error será:

%Error=26−25,9126

∗100%

%Error=0,35%

El agua, diesel, etc. pertenecen a los fluidos newtonianos por tanto para calcular su viscosidad absoluta o dinámica se hace uso de la siguiente ecuación (α ¿:

μ= t∗ρt 0∗ρ0

μ0 (α ¿



Donde t : Tiempo de descarga del fluido (segundos Marsh)

ρ: Densidad/Peso del lodo

μ: Viscosidad absoluta (cP)t 0Tiempo de descarga del agua con el mismo volumen(segundos Marsh)

ρ0: Densidad o peso del lodo

μ0 =1,0 (cP) ‘‘viscosidad del agua’’ a condiciones estándar

En este caso no será necesario hacer este cálculo ya que estamos verificando la calibración (previamente con el agua). Al hacer uso de esta ecuación con los datos de la TABLA 1 no necesariamente se cumpleμ=1,0 cP esto puede deberse a varios factores como ser: Las condiciones de P y T (del laboratorio), las impurezas presentes en el agua (agua de grifo), material, etc.

2. Expresar la viscosidad de los fluido en centipoises y en poises haciendo uso de: la formula que considere más conveniente

DATOS

Desidad (LPG) Tiempo (seg Marsh)

LODO 1 8,6

1 56,212 56,28

Promedio 56,24

LODO 2 8,7

1 57,822 57,69

Promedio 57,75TABLA 2

Para la VISCOSIDAD EMBUDO

Para el LODO 1 se tiene una viscosidad embudo de:


Para el LODO 2 se tiene una viscosidad embudo de:57,75 segundos Marsh



Para la VISCOSIDAD ABSOLUTA

Los lodos de perforación, pinturas, etc. pertenecen a los fluidos no newtoniano por tanto usaremos la siguiente ecuación (β ¿para calcular la viscosidad absoluta o dinámica

μ=(0,58∗t−461t )∗ρ (β ¿

Donde t : Tiempo de descarga del fluido (segundos Marsh)

ρ: Densidad/Peso del lodo (g/cm3)

μ: Viscosidad absoluta (cP)

Para el LODO 1 se tiene una viscosidad absoluta de:

ρ :8,6

lbgal

∗1gr /cc

8,33lb / gal=1,03

en (β ¿

μ=(0,58∗56,24− 46156,24 )∗1,03

μ=25,16cP

Para el LODO 2 se tiene una viscosidad absoluta de:

ρ :8,7

lbgal

∗1gr /cc

8,33lb / gal=1,04gr /cc en (β ¿

μ=(0,58∗57,75− 46157,75 )∗1,04

μ=26,53cP



3. Compare los resultados con la grafica correspondiente (1A)

GRAFICA (1A)


LODO

LODO


Esta grafica no permite determinar la viscosidad absoluta en función de la viscosidad embudo, esta grafica es producto de la ecuación (β ¿

Como se puede observar el LODO 2 esta sobre una curva definida el cual la podemos utilizar para evaluar la viscosidad absoluta para distinto tiempo (segundos marsh)

Lo mismo sucede para el LODO 1 siempre y cuando se tenga graficado dicha curva

4. Se decidió calcular la viscosidad embudo y viscosidad absoluta del DIESEL

DATOS

Densidad (LPG)

Tiempo (seg Marsh)

DIESEL 6,33

1 26,592 26,77

Promedio 26,68TABLA 3

Para el DIESEL se tiene una viscosidad embudo de:


Para el DIESEL se tiene una viscosidad absoluta de:

ρ: 6,33 lb/gal (de dato en el embase) en (α )

μ=26,68∗6,3326∗8,33

1,0

μ=77,98 cP

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

8.1. Conclusiones Los datos obtenidos en esta prueba son:

Viscosidad embudo para el LODO1 por el grupo 1: 56,24±0.01 segundo Marsh (±0.01 se debe a la precisión del cronometro)

Viscosidad embudo para el LODO2 por el grupo 2: 57,75±0,01 segundo Marsh(±0.01 se debe a la precisión del cronometro).



El lodo del grupo 1 resultó con menor número de segundos marsh porque tenía una menor densidad 8,6 LPG, es decir, un poco menos de bentonita, y como bien sabemos la bentonita se usa principalmente como un viscosificante así la cantidad de sólidos es menor, y por ende su facilidad de movilidades mucho mayor. Nuestro resultado podemos compararlo con la viscosidad del agua que es de aproximadamente 26 segundos Marsh; evidentemente al agregarle bentonita, hemos conseguido subir la viscosidad sustancialmente, lo que ocasiona que el lodo tarde mayor tiempo en atravesar el embudo.

La viscosidad del Embudo de Marsh, tiene cierta importancia práctica, aunque carece de base científica.

El Embudo de Marsh es un instrumento de medición sencillo para la medición de la viscosidad de manera rutinaria y práctica.

El Embudo de Marsh puede ser un indicativo si el lodo está contaminado o no

Esta viscosidad también sirve de guía al observador determinar si no hay fallas en el sistema de circulación del lodo.

8.2. Recomendaciones Para logra una lectura correcta de la viscosidad API, es recomendable evitar que el embudo no esté golpeado, sucio o con el extremo obstruido. La malla no debe estar rota y la prueba debe realizarse tan pronto se tenga la muestra de fluido, ya que si nos demoramos mucho nuestro lodo se puede hacer más espeso ocasionando problemas en la salida por el agujero pequeño del embudo.

Siempre debemos colocar el lodo por la malla para evitar que algunos sólidos puedan tapar el orificio de salida.

Se debe mantener el embudo en posición horizontal y no realizar movimientos bruscos ya que se puede alterar el tiempo.

Se debería evitar las altas viscosidades, es recomendable perforar con baja viscosidad de embudo.

Es recomendable confirmar que el instrumento esté calibrado al medir el paso de ¼ de galón de agua dulce en 26 segundos Marsh.

Exigir material de protección si es necesario



9. CUESTIONARIO

1. ¿Defina viscosidad, viscosidad dinámica y viscosidad cinemática?

La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones.

La viscosidad dinámica es conocida también como absoluta, es la resistencia interna al flujo de un fluido, originado por el roce de las moléculas que se deslizan unas sobre otras.

La viscosidad cinemática representa esta característica desechando las fuerzas que generan el movimiento. Es decir, basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad del fluido y se obtiene una unidad simple de movimiento: cm2/seg (stoke), sin importar sus características propias de densidad.

2. Indique los tipos de flujo, con su respectiva grafica

La clasificación de flujos puede realizarse de muchas maneras atendiendo al cambio de velocidad y dirección que sufre las partículas debido al espacio recorrido, al cambio de velocidad, dirección y posición de las particular respecto al tiempo, a las variaciones de las propiedades respecto al tiempo o a los procesos termodinámicos que se puedan presentar en dichos movimientos. Así, un flujo puede ser: laminar, turbulento, ideal, permanente, no permanente, uniforme, no uniforme, estable, inestable, estacionario, reversible, irreversible, adiabático, etc.



3. De qué manera la viscosidad afecta al comportamiento de los fluido y como se los clasifica de acuerdo a su flujo

La viscosidad puede afectar de manera que el fluido adquiere: mayor capacidad de inyección, mayor limpieza de pozo, mayor suspensión de recorte, etc. Por el otro lado una mayor viscosidad requiere mayor presión de la bombas(por tanto menor vida útil de las bombas)

La clasificación de los flujos obedece a la variable que sea de interés en una situación dada. Esas variables pueden referirse al fluido o al flujo mismo, y entre ellas se pueden mencionar la viscosidad y la densidad del fluido, o la permanencia, el orden, la región, la vorticidad y el comportamiento espacial del flujo. Cada característica del fluido o del flujo originará una clasificación particular y existen muchas otras propiedades y características

4. Según su criterio ¿A cuál de los tipos de fluido (newtoniano o no newtoniano) pertenece el petróleo? ¿Por qué?

Depende de sus propiedades fisicoquímicasPor ejemplo un petróleo liviano se comportara con un fluido newtoniano y un petróleo pesado como no newtoniano, se podría decir entonces que a mayor viscosidad con seguridad que se comportara como un fluido no newtoniano

10. BIBLIOGRAFIA

- Guía de Fluidos de Perforación y Laboratorio “UMSA”

- Manual de Fluido “BAROID”

- Manual de Fluidos de Perforación “API”

- Manual de fluidos “PDVSA”- http://achjij.blogspot.com/2009_06_01_archive.html

- http://oilworld2008.blogspot.com/2009_05_01_archive.html

- http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/2496/Capitulo3.pdf

11. ANEXOS

11.1. Fotografías


http://oilworld2008.blogspot.com/2009_05_01_archive.html

http://achjij.blogspot.com/2009_06_01_archive.html


FIG.1

FIG.2 FIG.3


Destapamos el orificio y dejamos correr el cronometro

BENTONITA

Tapamos el orificio con nuestro dedo y vertimos la muestra de lodo

viscosidad embudo

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