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7/24/2019 Fluidos de Perforacin Base Agua
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1 CONFIDENTIAL INFORMATION 2009 M-I L.L.C. 6/5/2014
TALLER DE FLUIDOS DE PERFORACIN
Ing. Alfonso Martnez MuizABC DS Manager
Comodoro Rivadavia04 y 05 de Junio de 2014
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El trmino de Fluido dePerforacin estrestringido al fluido quese hace circular por elhoyo, durante la
perforacin de un pozo.
Este fluido permite laperforacin del pozo
hasta alcanzar elobjetivo deseado,gracias a suspropiedades fsico-qumicas.
FLUIDO Y SISTEMA DE CIRCULACIN
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Los fluidos de perforacindesempean numerosasfunciones que permiten laperforacin, evaluacin yterminacin de un pozo para
la produccin de unyacimiento de crudo y/ogas.
El orden de importancia delas funciones est dado porlas condiciones del pozo ylas operaciones que serealizan.
FUNCIONES DEL FLUIDO
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Entre las funciones del pozo, las ms comunes son:
1.- Remocin, suspensin y descarga de los cortes.2.- Controlar las presiones del pozo.3.- Mantener la estabilidad qumica de la formacin.4.- Obturar las formaciones permeables.5.- Enfriar y lubricar la mecha y el conjunto de perforacin.6.- Transmitir la energa hidrulica a las herramientas y mecha.7.- Permitir la evaluacin de la formacin.8.- Minimizar el dao a la formacin.9.- Facilitar la cementacin y completacin.
10.- Controlar la corrosin.11.- Minimizar el impacto ambiental.
FUNCIONES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
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CLASIFICACIN DE LOS FLUIDOS
FLUIDOS DE PERFORACIN
FLUIDOS CONBASE ACEITE
FLUIDOS CONBASE AGUA
FLUIDOSNEUMTICOS
DIESEL
ACEITEMINERAL
ACEITESINTTICO
NOINHIBITORIOS
INHIBITORIOS
GAS SECO
NIEBLA
ESPUMA
LODOGASIFICADO
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
DENSIDAD DEL FLUIDO
A todos los efectos prcticos, la densidad significa el peso por volumenunitario y se mide pesando el lodo.
La densidad (comnmente llamada peso del lodo) se mide con una balanzade lodo de suficiente precisin para obtener mediciones con un margen deerror de 0.1 lb/gal
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
DENSIDAD DEL FLUIDO
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
REOLOGIA: Es la ciencia que trata de la deformacin y del flujo de lamateria.
La reologa estudia la mecnica de todos los cuerpos deformables:
Ruptura de slidosUn resorteEl flujo de partculas slidasEl flujo de montaasLquidos fluyendo en una tubera
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Embudo March
PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
El viscosmetro de Marshtiene un dimetro de 6 pulg.(152,4 mm) en la partesuperior y una longitud de 12pulg (304,8 mm).En la parte inferior, un tubode orificio liso de 2 pulg.(50,8 mm) de largo, con undimetro interior de 316 pulg.
CalibracinEl tiempo requerido paradescargar 1 qt (946 mL) deagua a 213C debera ser260,5 s.
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
La viscosidad ()se puedendescribir como la relacin delesfuerzo de corte () a la velocidadde corte ().
esfuerzo de corte ()Viscosidad () =
velocidad de corte ()
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Segn su comportamiento reolgico se pueden clasificar en:
Fluidos Newtonianos
Fluidos No Newtonianos
Plsticos de Bingham
Fluidos Dilatantes
Fluidos Pseudoplsticos
0
20
40
60
80
0 100 200 300 400 500 600
Modelo de Flujo Plstico de Bingham
Fluido de Perforacin Tpico
Ley Exponencial
Newtoniano
Indicaciones del Cuadrante del Viscosmetro VG
RPM
PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
Viscosmetro VG
Resorte de torsin
Cilindro interno
Cojinete del eje
Rotor
Bob
Copa
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
Etapa 1 Ningn flujo. La mayora de los fluidos de perforacin resistencon fuerza suficiente al flujo, de manera que es necesario
aplicar una presin para iniciarlo. El valor mximo de esta fuerza constituyeel esfuerzo de cedencia verdadero del fluido.
Etapa 2 Flujo tapn. Cuando se excede el esfuerzo de cedenciaverdadero, el flujo comienza en la forma de un tapn slido. En el flujotapn, la velocidad es la misma a travs del dimetro de la tubera o delespacio anular.
Etapa 3 Transicin de flujo tapn a flujo laminar.A medida que el
caudal aumenta, los efectos de corte comenzarn a afectar las capas dentrodel fluido y a reducir el tamao del tapn en el centro del flujo. La velocidadaumentar desde el pozo hasta el borde del tapn central.
Etapa 4 Flujo laminar.A medida que se aumenta el caudal, los efectosdel caudal y de la pared sobre el fluido siguen aumentando. A cierto punto, eltapn central dejar de existir. A este punto, la velocidad alcanzar su nivelms alto en el centro del flujo y disminuir a cero en la pared del conducto.
Etapa 5 Transicin de flujo laminar a flujo turbulento.A medida que elcaudal aumenta, el flujo regular comienza a descomponerse.
Etapa 6 Flujo turbulento. Cuando el caudal sigue aumentando, el flujoregular se descompone totalmente y el fluido tiene un flujo vertical yturbulento. El movimiento del fluido total sigue siendo a lo largo delespacio anular o de la tubera en una direccin, pero la direccin delmovimiento ser imprevisible en cualquier punto dentro de la masa delfluido.
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
VISCOSIDAD PLSTICA:
La viscosidad plstica se describe generalmente como la parte de la resistenciaal flujo que es causada por la friccin mecnica.
La viscosidad plstica es afectada principalmente por: La concentracin de slidos.
El tamao y la forma de los slidos.
La viscosidad de la fase fluida.
La presencia de algunos polmeros de cadena larga
Las relacionesAceite-Agua (O/W) o Sinttico-Agua (S/W) en losfluidos de emulsin inversa.
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
PUNTO CEDENTE:
El punto cedente, segundo componente de la resistencia al flujo en un fluidode perforacin, es una medida de las fuerzas electroqumicas o de atraccin enun fluido.
Depende de:
Las propiedades superficiales de los slidos del fluido.
La concentracin volumtrica de los slidos.
El ambiente elctrico de estos slidos(concentracin y tipos de iones en la fase fluida del fluido).
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
ESFUERZO GEL:
La tixotropa es la propiedad demostrada por algunos fluidos que forman unaestructura de gel cuando estn estticos, regresando luego al estado de fluidocuando se aplica un esfuerzo de corte.
Los Esfuerzos de Gel reducen la velocidad de sedimentacin de los recortescuando se interrumpe la circulacin.
Las indicaciones de esfuerzo de gel tomadas con el viscosmetro VG aintervalos de 10 segundos y 10 minutos, y a intervalos de 30 minutos para las
situaciones especiales
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REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
ESFUERZO GEL:
Tiempo
PROGRESIVOS
FRGILESGeles
10 10 30
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
Parmetros reolgicos:
Deben ser seleccionados de acuerdo a la capacidad debombeo, el dimetro del hoyo y el ECD
Debe garantizar unas condiciones adecuadas para lalimpieza del pozo.
Considerar si se requieren condiciones especiales parareducir la invasin de fluido o reducir la erosin.
d
H
H
Ripios
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
Parmetros reolgicos:
Los valores del viscosmetro VG obtenidos a 6 y 3 rpm constituyen mejoresindicadores de la capacidad de transporte (incluso en los pozos verticales).
Una regla general consiste en mantener el valor a 3 rpm de manera que seamayor que el tamao del pozo (expresado en pulgadas) en los pozos de altongulo.
El Punto Cedente a Baja Velocidad de Corte (LSYP), calculado a partir de losvalores obtenidos a 6 y 3 rpm, se utiliza para establecer la limpieza delagujero.
LSYP = (2 x 3) - 6
El LSYP es un valor extrapolado, de la misma manera que el punto cedente
correspondiente en el Modelo de Flujo Plstico de Bingham.En la mayora de las operaciones se recomienda que el LSYP sea de 1 a 1.5veces el dimetro del trpano (en pulg) a la temperatura de la superficie.
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REOLOGIA Y ESFUERZO GEL
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
CONTROL DE FILTRADO
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
CONTROL DE FILTRADO
Cuando no se logra un control adecuado del filtradose puede originar problemas tales como,
Daos a la formacin productora.
Inestabilidad de las paredes del hoyo.
Pega por presin diferencial.
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
CONTROL DE FILTRADO
A partir de la Ley de D arcy
dPL
d
= q
dPL
=
Variacin de la presin hidrulica
d = Acumulacin de slidos secos por unidad de rea
=
Viscosidad del lquido
=
Resistencia especfica local al paso del lquido
q
= Caudal por unidad de rea
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
CONTROL DE FILTRADO
v
t
1 2
Revoque
Interno
Formacin
del Revoque
v
t
1 2
Revoque
Interno
Formacin
del Revoque
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
CONTROL DE FILTRADO
Con este Filtro Prensa se determina laprdida de filtrado establecido segn lasnormas API para baja temperatura y bajapresin.
El filtrado es una medida del volumen defluido que se pierde con 100 psi. de presin
El medio filtrante es un papel filtro,Watman N50 o equivalente.
El rea de filtrado de la celda es de 7,1plg2.
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PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIN
CONTROL DE FILTRADO
Filtro Prensa para Alta y Presin AltaTemperatura.
La celda tiene un rea de filtro de 3,5 plg2.
Estos filtros pueden ser operados hastatemperaturas de 450 F.
El filtrado se realiza con un gradiente de presinde 500 psi.
Utilizando un papel de filtro Whatman N50 oequivalente.
El tiempo de la prueba es de 30 minutos, al finalde la cual se mide el volumen de filtrado recogidoen un cilindro graduado.