Viscosidad Plástica , Resistencia de Geles y Punto Cedente - REOLOGÍA DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN

LECTURA RECOMENDADA

Reologia, hidraulica y mechas de perforacion from javierrios74

La Viscosidad Plástica (PV) es la resistencia de un fluido a fluir. En el Campo se puede obtener el valor de la misma a través de un aparato conocido como Viscosimetro. Comúnmente, este equipo es utilizado para medir las tasas de corte a 600, 300, 200, 100, 6 y 3 revoluciones por minuto (rpm).

Se puede calcular la viscosidad plástica partiendo de la diferencia entre las lecturas de 600 y 300 rp obtenidas del viscosimetro.

Por lo que la fórmula sería la siguiente.:
Vicosidad Plástica (PV) = Lectura @600 rpm – Lectura @300 rpm

La unidad de la PV es en CentiPoise (CP).
Por ejemplo, si se tienen los siguientes valores de un viscosimetro:

Lectura @ 600 rpm = 56
Lectura @300 rpm = 35

Entonces::
Viscosidad Plástica (PV) = 56 – 35 = 21 CP

Algún incremento en el contenido de sólidos del lodo de perforación, tales como Barita, recortes perforados, material de perdida de circulación, entre otros, creará como resultado una más alta Viscosidad Plástica. Con el propósito de bajar el valor de la PV, se debe reducir también el contenido de sólidos, lo cual se puede realizar a través de los Equipos de Control de Sólidos y/o diluyendo el lodo de perforación agregandole más fluido base. Con el incremento de la temperatura a medida que se va profundizando la perforación, la viscosidad plástica del lodo también bajará debido a la reducción de la viscosidad del fluido base.

Normalmente, a mayor peso del lodo, mayor será la PV. Por lo tanro, si tienes una tendencia de incremento de la PV sin haber hecho ningún cambio en la densidad del lodo, ello significa que hay un aumento del contenido de sólidos ultra finos en el sistema de fluidos. Mas aún, si se está usando lodo base aceite, ten en cuenta que las emulsiones de agua en este tipo de lodo se comportaran como sólidos e incrementarán dramaticamente la viscosidad plástica.

Diferentes Impactos de la PV en las Operaciones de Perforación:

Densidad Equivalente de Circulación (ECD) – A mayor PV, más alto será el ECD.
Presiones de Surgencia y Suabeo – La PV tiene el mismo efecto del ECD. Si incrementa el valor de la PV, incrementará el valor de las presiones de surgencia y suabeo.
Pega Diferencial – Hay mucho mas riesgo de que ocurra una Pega Diferencial cuando incrementa la Viscosidad Plástica debido al incremento en el contenido de sólidos, en especial cuando el fluido es base agua.
Rata of Penetración (ROP) – La ROP estará directamente afectada por la viscosidad plástica. Si se perfora con altos valores de PV en el lodo de perforación, se tendrá una ROP mas baja.

¿Qué es el Punto Cedente?

El Punto Cedente o Yield Point (YP) es la propiedad de un fluido que se refiere a la resistencia al flujo inicial o el esfuerzo requerido para que el fluido se mueva. Se puede simplemente decir que el Punto Cedente (YP) es la fuerza de atracción entre las partículas coloidales en el lodo de perforación.

Practicamente, el YP se puede calcular por las siguientes formulas:

Punto Cedente (YP) = Lectura a 300 rpm – Viscosidad Plastica (PV)

La unidad del YP es libras por cada 100 pies cuadrados: lb/100 ft².

Para determinar la Viscosidad Plastica (PV), aplicamos esta formula.

Viscosidad Plastica (PV) = Lectura a 600 rpm – Lectura a 300 rpm

Por ejemplo, si se tienen los siguientes valores de un viscosimetro:

Lectura @600 rpm = 56
Lectura @300 rpm = 35

Entonces>>
Viscosidad Plástica (PV) = 56 – 35 = 21 CP
Punto Cedente (YP) = 35 – 21 = 14 lb/100 ft².

El YPindica la habilidad del fluido de perforación de acarrear los recortes hasta la superficie. Además, las pérdidas de presión por fricción están directamente relacionadas con el YP. Si tienes un alto valor de Punto Cededente, se tendrá altas pérdidas de presión mientras el lodo esta siendo circulando.

En Lodos Base Agua, el YP se incrementa con :
• Alta Temperatura – Un ambiente con alta temperatur tiende a incrementar el YP del lodo base agua.
• Contaminantes tales como dioxido de Carbono, sales y anhidritos en el fluido de perforación.
• Sobretratamiento del lodo de perforación con limo o soda caustica .

En Lodos Base Aceite, el YP se incrementa con :
• Sólidos perforados – a mayor cantidad de estos sólidos, mas será el valor del YP.
• Tratamiento de CO2 en el lodo con limo (CaO) – El Limo (CaO) reaccionará químicamente con el CO2 para formas Carbonato de Calcio (CaCO3), el cual incrementará el Punto Cedente.
• Bajas temperaturas – En el sistema de base aceite, las bajas temperaturas hacen incrementar la viscosidad y el YP. Ten en cuenta que acá ocurre al contrario que en el sistema de base agua .

Impactos Operacionales del Punto Cedente:
Densidad Equivalente de Circulación (ECD) – El ECD comunmente incrementa cuando incrementa el YP.
Limpieza del Hoyo – Cuando se perfora un hoyo de diametro grande, el YP en el lodo de perforación debe ser alto con el propósito de beneficiar una limpieza eficiente del pozo.

Obtener el valor más óptimo del Punto Cedente para cada Campaña de Perforación particular es dificil. Determinar que tan alto debe ser el PV y YP depende de diversos factores. Especialmente si esta perforando un campo nuevo, puedes necesitar empezar con valores generales de YP y entonces la experiencia obtenida en un campo particular es la que enseñará lo que se requiere.
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Resistencia de Geles en el Lodo de Perforación

La Resistencia o Fuerza de Geles es el esfuerzo de corte del lodo de perforación que se mide a una baja tasa de corte después que el lodo se encuentre estático por un cierto periodo de tiempo. Esta resistencia de Geles es una de las propiedades más importantes del fluido de perforación porque nos muestra la habilidad del lodo de SUSPENDER los ripios o sólidos perforados y todo material relativamente pesado cuando se detiene la circulación.

Cómo se puede obtener la Resistencia de Geles?
Los valores se determinan con la lectura del viscosimetro a 3-rpm que se registró después de agitar el fluido de perforación a 600 rpm en el reómetro. Normalmente, la primera lectura se anota después que el lodo haya estado estático por 10 segundos. La segunda y la tercera lectura se anota a 10 y 30 minutos respectivamente. Es posible que uno se extrañe por qué tenemos que registrar la lectura de 3 rpm después de 30 minutos.

La razón de ello es debido a que la lectura de geles a los 30 minutos nos dirá qué tanto puede el lodo formar geles durante un extensivo período de tiempo en condiciones estáticas. Si el lodo tiene una alta resistencia a los geles creará una alta presión de bomba cuando se requiera romper circulación después que el lodo haya estado estático por largo tiempo. Además, el aumento en una tendencia de la resistencia del gel de 30 minutos indica una acumulación de sólidos ultra finos. Por lo tanto, el lodo debe ser tratado mediante la adición de químicos o diluyendolo con fluido base fresco.

Las siguientes causas son las que pueden resultar en una alta Resistencia de Geles en Fluido Base Agua.
• Bacterias
• Sólidos de perforación o ripios.
• Sal
• Contaminación química con Limo, cemento, anhidritos y yeso.
• Gases ácidos como Dióxido de Carbono (CO2) y Sulfuro de Hidrógeno (H2S)

Para los Lodos Base Aceite, las siguientes pueden ser las causas que incrementen la Resistencia de Geles:
• Tratamiento en exceso con materiales gelificantes orgánicos.

• La acumulación de partículas sólidas finas en el lodo.

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