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INFORME TERCER LABORATORIO DE LODOS Y CEMENTOS

“PROPIEDADES DE FLUJO DE LOS LODOS”

DANIEL ALEJANDRO BURGOS RAMÍREZ 2135557

EDUARDO ANDRÉS MUÑOZ ÉLEZ 213!71"

CÉSAR AUGUSTO REYES SANTOS 213!7#"

PRESENTADO A$

ING% JAIER GIL RODRÍGUEZ

UNIERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICO&UÍMICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETR'LEOS

BUCARAMANGA

2!15



INTRODUCCI'N

Durante las operaciones de perforación es necesario estar atentos a los cambios quepuedan llegar a experimentar las propiedades de los lodos. El comportamiento de estos

fluidos deben ser monitoreados y modificados constantemente para que los planes deperforación sean óptimos y seguros, ya que por el contrario si no se tratancorrectamente estas propiedades, puede conllevar a problemas de estabilidad de pozoy de seguridad tanto para los equipos de perforación como para los trabajadoresmismos.

La reología de los lodos es un mbito de vital importancia que el ingeniero de petróleosdebe dominar para garantizar una extracción de crudo de forma efectiva yeconómicamente rentable.

OBJETIOS

• !bservar y determinar los cambios en las propiedades reológicas de un lodo a

partir de un determinado contaminante

• "onocer y apropiarse de los equipos empleados en el laboratorio para medir la

reología de los fluidos

• "orroborar de forma experimental lo aprendido en la clase teórica de lodos

respecto a la presencia y efectos de los contaminantes en las propiedades de unlodo.

MARCO TE'RICO

La reología es la ciencia que trata de la deformación y del flujo de la materia. El debidocontrol de las propiedades físicas, la densidad y las propiedades reológicas de losfluidos de perforación son de vital importancia en el proceso de perforación, debido aque estas contribuyen en muc#os de los aspectos importantes para la perforación

exitosa de un pozo como el control de presiones, la limpieza de pozo y la suspensión derecortes y material densificante en periodo de estaticidad.

Las propiedades reológicas de un fluido pueden afectar negativamente un aspecto, almismo tiempo que producen un impacto positivo importante sobre otro. Es por ello quesiempre se debe tener un equilibrio para realizar la mxima limpieza del pozo, minimizar



las presiones de bombeo y evitar los influjos de perforación, adems de impedir laperdida de circulación #acia la formación que se est perforando.

Las propiedades reológicas que generalmente se controlan en el campo son$ viscosidad

plstica, yield point y esfuerzos de gel.

• ()*+)(,-, ./0)(*-$ la viscosidad se define como la parte de la resistencia alflujo de un fluido que es causada por la interacción de las partículas sólidas. Laviscosidad del fluido no debería ser ms alta que la que se requiere para lalimpieza del pozo y la suspensión de la barita, si el lodo no est cumpliendoestas funciones, lo recomendable seria aumentar el punto cedente y los valoresde esfuerzos de gel.

La viscosidad plstica %&'( en centipoise %c'( se calcula a partir de los datos delviscosímetro de lodo, como

Vp (cP )=θ600−θ300

• Y(/, P+($ Es una medida de las fuerzas electroquímicas o de atracción de unfluido. Depende de$ las propiedades superficiales de los sólidos del fluido, laconcentración volum)trica de los sólidos, y el ambiente el)ctrico de estos. Es laparte de la resistencia al flujo que se puede controlar o reducir mediantetratamiento químico.

El punto cedente en libras por *++ pies cuadrados se calcula a partir de los datos

del viscosímetro - de la siguiente manera$

YP( lb

100 pie s2 )=2 xϴ300−ϴ600=ϴ 300− PV

• R)()*(- + 46- , 8/% Es una medida de la atracción física yelectroquímica bajo condiciones estticas. Est relacionada con la capacidad desuspensión del fluido y se controla, en la misma forma, como se controla el puntocedente, puesto que la origina el mismo tipo de sólido %reactivo(. Las medicionescomunes de esta propiedad se toman a los diez segundos y a los diez minutos,

pero pueden ser medidas para cualquier espacio de tiempo deseado. Esta fuerzadebe ser lo suficientemente baja para$ 'ermitir el asentamiento de los sólidos enlos tanques de superficie, permitir buen rendimiento de las bombas y unaadecuada velocidad de circulación y minimizar el efecto de succión cuando sesaca la tubería.



M+,/+) 6+/98(*+)%

/n modelo reológico es una descripción de la relación entre el esfuerzo de corte y lavelocidad de corte. -l no existir un modelo reológico especifico que pueda describir con

precisión las características del flujo de todos los fluidos de perforación, se #andesarrollado numerosos modelos para describir el comportamiento de estos. Los msconocidos son los modelos de flujo plstico de 0ing#am y de ley exponencial.

M+,/+ , 4/:+ ./0)(*+ , B(8;-<$ este modelo describe un fluido en el cualse requiere una fuerza finita para iniciar el flujo %punto cedente( y que luegodemuestra una viscosidad constante cuando la velocidad de corte aumenta%viscosidad plastica(. La ecuación para el modelo de 0ing#am es$

τ =τ 0+ μ p γ

Donde$

1 2 Esfuerzo de corte.τ 0 2 'unto cedente %3ield 'oint(

μ p 2 &iscosidad plstica

Γ 2 &elocidad de corte

• M+,/+ , L= E>.+*(-/$ este modelo procura superar las deficiencias delmodelo de lujo 'lstico de 0ing#am a bajas velocidades de corte. Este modelono supone que existe una relación lineal entre el esfuerzo de corte y la velocidadde corte, ya que describe un fluido en el cual el esfuerzo de corte aumenta seg4nla velocidad de corte elevada matemticamente a una potencia determinada. Elmodelo de Ley Exponencial se expresa como$

τ = K γ n

Donde$

1 2 Esfuerzo de corte

52 6ndice de consistencia.

7 2 &elocidad de corte



n2 6ndice de Ley Exponencial %indica el grado de comportamiento no ne8tonianode un fluido sobre un rango determinado de velocidades de corte(

PROCEDIMIENTO

*. 'reparar el lodo con las especificaciones dadas en el objetivo -

9. :ecoger una muestra de fluido y colocarla en el viscosímetro.

;. <umergir la manga del rotor del viscosímetro exactamente #asta la líneamarcada.

=. "alentar la muestra a la temperatura seleccionada.

>. ?acer girar la manga del viscosímetro a @++ rpm #asta obtener una lecturaestable en el dial. :egistrar la lectura del dial %A@++(. ?acer lo respectivo pero a#ora

con ;++ rpm

@. :evolver la muestra durante *+ a *> segundos a @++ rpm, y despu)s dejar reposar el lodo durante *+ segundos.B. ?acer girar la manga del viscosímetro a ;rpm #asta obtener una mxima lectura en el dial.

C. :egistrar la mxima lectura del dial obtenida como la resistencia de gel de *+segundos lbf*++ pies9.

. :evolver nuevamente la muestra durante *+ a *> segundos a @++ rpm, y despu)sreposar la muestra sin tocar durante *+ minutos.

B. ?acer girar la manga del viscosímetro a ; rpm #asta obtener la mxima lecturadel dial.

*+. :egistrar la mxima lectura del dial obtenida como resistencia de gel de *+minutos, lbf*++pies9.

AN?LISIS DE RESULTADOS

En la presente prctica de laboratorio se realizaron las siguientes mezclas$



• O@:(+ A$ * bbl equivalente de agua se le agregaron ;9 lbbbl de bentonita

nacional y * lbbbl de '-"FL• O@:(+ B$ -l objetivo - adicionarle > lbbbl de sal

'osteriormente se midieron las siguientes propiedades para cada objetivo$

:eología

'#Densida

dGel

@++rpm

;++rpm

9++rpm

*++rpm

@rpm

;rpm

- B ,C *@ 9 >@ =C ;= *@ *=0 ,B ;= B; @= >* =+ 9> 9=

'ropiedades reológicas$

Lodo&iscosidad

plstica

3ield 'oint

%lb*++ft9(Geles

- 9@ ;+ *@0 9B ;> ;=

CONCLUSIONES$

• <in necesidad de saber previamente la causa de la contaminación del lodo, se

podía concluir por los resultados que era debido a la sal, ya que adems deaumentar sus propiedades reológicas, #izo disminuir el '#.

• El '# de la muestra se redujo poco, esto se debe a que la sal no es ni bsica nicida, por lo tanto sus efectos no son tan evidentes, pero sí se presentan.

• La resistencia de los geles aumentó drsticamente, #aci)ndolo un gel progresivo

y esto es de esperarse, ya que la sal satura la muestra.

• "ada vez que se aumentaba la velocidad del reómetro, se necesitó de un

esfuerzo cortante ms grande para #acer fluir el lodo, lo cual quedó registrado endic#o aparato.

• La sal genera floculación, lo cual se vio evidenciado en el vaso portador de lodo,donde se observaron grumos ad#eridos a las paredes del vaso y lo cual afectó eladecuado mezclado del fluido.



• Los resultados del laboratorio pudieron verse influenciados por la exactitud visual

de la persona encargada de mirar en el reómetro las medidas de esfuerzos delfluido.

BIBLIOGRAFÍA

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Lodos y Cementos. Irabajo de grado presentado como requisito para optar altítulo de Jngeniero de 'etróleos. /J<. 0ucaramanga, 9++C.

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