Escuela Politcnica Nacional

Laboratorio de Fluidos de PerforacinCarrera: Ingeniera en Petrleos

Tema: Densidad de un fluidoSemestre2015-A

Escuela Politcnica NacionalFacultad de Geologa y PetrleosCarrera: Ingeniera en PetrleosLaboratorio de Fluidos de Perforacin

PRACTICA # 31.-TITULO DE LA PRACTICA: "Densidad de un fluido" (Peso del Lodo)2.INTEGRANTES DEL GRUPO: -Artos Prez Paola-Alvear Aguilar Cristhian Eduardo -Castillo Daniel -Zurita Kevin

3.-FECHA DE REALIZACION: Mircoles, 17 de Junio del 2015HORA DE REALIZACIN: 7h00 am 9h00 am

4.- OBJETIVOS GENERALES Y ESPECFICOSOBJETIVO GENERAL: Determinar la viscosidad de diferentes fluidos mediante el embudo de MarshOBJETIVOS ESPECFICOS:

Determinar el tiempo requerido para que el agua fluya a travs del embudo de Marsh y calcular su viscosidad y de esta manera poder compararlo con la viscosidad terica del mismo. Hallar la viscosidad de un lodo de perforacin base agua en el laboratorio mediante el embudo de Marsh.

5.-RESUMEN DE LA PRCTICA: El presente trabajo nos permite aprender y conocer el funcionamiento de los aparatos usados para definir de manera experimental la viscosidad del lodo de perforacin. En primera instancia se detallarn los conceptos bsicos necesarios para entender la prctica realizada; estos incluyen definiciones de los elementos usados en la preparacin del lodo, as como los aparatos necesarios.Una vez analizadas las implicaciones tericas a la prctica se obtienen conclusiones de la prctica, y recomendaciones oportunas a fin de realizarse la prctica de una mejor manera y reducir posibles errores.

6.- MARCO TERICOVISCOSIDADEs la resistencia interna de un fluido a circular. Define la capacidad del lodo de lograr una buena limpieza del til de perforacin, de mantener en suspensin y desalojar los detritus y de facilitar su decantacin en las balsas o tamices vibrantes. En los bombeos, a doble viscosidad ser necesaria una doble potencia. Segn la frmula de Stokes, la velocidad de cada del detritus en el fluido es inversamente proporcional a su viscosidad, y por tanto, la capacidad de arrastre lo es directamente. Es preciso adoptar, por tanto, una solucin de compromiso: viscosidad no muy grande para que el lodo sea fcilmente bombeable, pero no tan pequea que impida al lodo extraer el detritus producido. La viscosidad del lodo se determina a pie de sondeo mediante el denominado "embudo Marsh", y segn normas API, expresndose por el tiempo (en segundos) que tarda en salir por un orificio calibrado un determinado volumen de lodo.Para la perforacin de pozos, la viscosidad ptima suele oscilar entre 40 y 45 segundos, preferentemente alrededor de 38 (la viscosidad Marsh es aproximadamente de 26 s). La medida de la viscosidad debe realizarse con lodo recin agitado. Para clculos ms precisos se determina la viscosidad en laboratorio utilizando el "viscosmetro Stomer" y expresando los datos en centipoises. Las medidas tienen que estar referenciadas con respecto a la temperatura del lodo (el agua a 29C tiene una viscosidad de 1 centipoise).La viscosidad de los fluidos de perforacin, es una funcin de muchos factores, algunos de los cuales son:a- Viscosidad de la fase lquida contina.b- Volumen de slidos en el lodo.c- Volumen de fluido disperso.d- Nmero de partculas por unidad de volumen.e- Forma y tamao de las partculas slidas.f- Atraccin o repulsin entre las partculas slidas y entre slidos y la fase lquida.

Entre las propiedades reolgicas estn: Viscosidad Plstica Viscosidad Aparente Resistencia a la gelatinizacin Punto CedenteVISCOSIDAD PLSTICA:Es aquella parte de la resistencia a fluir causada por friccin mecnica. Esta friccin se produce:I- Entre los slidos contenidos en el lodo.II- Entre los slidos y el lquido que lo rodea.III- Debido al esfuerzo cortante del propio lquido.VISCOSIDAD APARENTE: Se define como la medicin en centipoises que un fluido Newtoniano debe tener en un viscosmetro rotacional, a una velocidad de corte previamente establecida, y que denota los efectos simultneos de todas las propiedades de flujo.RESISTENCIA A LA GELATINIZACIN:Entre las propiedades del lodo, una de las ms importantes es la gelatinizacin, que representa una medida de las propiedades tixotrpicas de un fluido y denota la fuerza de floculacin bajo condiciones estticas.PUNTO CEDENTE: Se define como la resistencia a fluir causada por las fuerzas de atraccin electroqumicas entre las partculas slidas.El punto cedente, bajo condiciones de flujo depende de:a- Las propiedades de la superficie de los slidos del lodo.b- La concentracin de los slidos en el volumen de lodo.c- La concentracin y tipos de iones en la fase lquida del lodo.PRDIDA DE FILTRADOLa prdida de fluido es una de las propiedades del lodo con importancia fundamental en las operaciones de perforacin o completacin.Bsicamente hay dos tipos de filtracin: Esttica y Dinmica. La prdida de fluido depende de: La permeabilidad de la formacin, el diferencial de presin existente, y la composicin y temperatura del lodo.La mejor forma de controlar la filtracin es controlando la permeabilidad del revoque.Embudo de MarshUn embudo de forma cnica, provisto de un tubo de dimetro pequeo en el extremo inferior a travs del cual el lodo fluye bajo la presin de la gravedad. Una malla en la parte superior remueve las partculas grandes que podran obstruir el tubo. En el ensayo normalizado por el API para evaluar lodos a base de agua y a base de aceite, la medida de la viscosidad de embudo es el tiempo (en segundos) requerido para que un cuarto de lodo fluya fuera del embudo de Marsh hacia un vaso graduado. La viscosidad de embudo se expresa en segundos (para un cuarto de galn). El agua sale del embudo en aproximadamente 26 segundos. El ensayo fue una de las primeras mediciones de lodos para uso en el campo. Simple, rpido e infalible, todava sirve como un indicador til de cambios en el lodo, mediante la comparacin de las viscosidades de embudo de la muestra al entrar y al salir.Hallan N. Marsh de Los ngeles public el diseo y uso de su viscosmetro de embudo en 1931 y vale la pena tomarse el tiempo para leer la discusin detallada, a menudo humorstica, que le sigui. El Sr. Marsh era un tcnico de lodos de pensamiento adelantado para su poca, como puede verse en las siguientes palabras de su documento ante el AIME de 1931: "El tema del lodo suena tan simple, sin inters y sin importancia que no ha recibido la atencin que merece, al menos en su aplicacin a la perforacin de pozos de petrleo. De hecho, es uno de los temas ms complicados, tcnicos, importantes e interesantes en relacin con la perforacin rotativa." El Sr. Marsh fue citado por alguien que lo conoca como diciendo (parafraseado): "De todas las cosas que he hecho en tecnologa de lodos me recuerdan por inventar este m*** embudo."

Balanza de Lodo ( Model 140; FannInstrument Company; Houston, Texas, USA).Un dispositivo para medir la densidad (el peso) de lodo, cemento u otro lquido o lechada. La balanza para lodo se compone de un vaso para el lodo de volumen fijo con una tapa en un extremo de una barra graduada y un contrapeso en el otro extremo. Una pesa deslizante puede ser movida a lo largo de la barra y una burbuja indica cuando la barra est a nivel. La lectura de la densidad se toma en el punto donde la pesa deslizante est posicionada en la barra cuando est a nivel. La precisin del peso del lodo debera ser de +/- 0,1 lbm/gal (+/- 0,01 g/cm3). La balanza para lodo puede calibrarse con agua u otro lquido de densidad conocida ajustando el contrapeso. La mayora de las balanzas no estn presurizadas, pero la balanza para lodo presurizada opera de la misma manera.

Instrumentos Crisol Balanza Electrnica Balanza de Lodo Mezcladora Embudo de Marsh Vaso Receptor7.- PROCEDIMIENTOPara la realizacin de la prctica de Embudo de Marsh, primeramente se nos fue suministrado los siguientes materiales:

-LODORealizamos un lodo de perforacin con los siguientes componentes y cantidades:1. 10 gr de Barita.1. 1 gr de Pack LV.1. 2,5 gr Barzan1. 5 gr Bentonita1. 350 Ml de agua.Su densidad medida en la balanza de lodos es de 8,6 LPG.Este procedimiento se realiz 4 veces, con el fin de obtener suficiente lodo para llenar el embudo de Marsh. Posteriormente procedimos a llenar el embudo de Marsh hasta la parte inferior de su malla interior, teniendo cuidado de tapar su orificio inferior, para que el lodo no fluya hasta que el embudo este lleno. Rpidamente destapamos el orificio y con la ayuda de un cronmetro tomamos el tiempo que se demor el lodo en llenar un recipiente de 946 mL (1/4 de galn). Este proceso se realiz dos veces, con el fin de obtener dos valores de tiempo y realizar un promedio de los mismos. Adems calculamos la viscosidad del lodo remplazando el tiempo promedio obtenido, en la formula proporcionada por el ayudante de laboratorio.

Para obtener la viscosidad del agua, realizamos un procedimiento similar.Llenamos el embudo de Marsh con agua hasta su malla interior, tapando el orificio inferior del mismo.Tomamos el tiempo desde que destapamos el orificio del embudo, dejando fluir el agua, hasta que se llen el recipiente de 946 mL. Realizamos dos veces este procedimiento con el fin de obtener un tiempo promedio.Calculamos la viscosidad del agua, ingresando el tiempo promedio obtenido, en otra frmula proporcionada por el ayudante de laboratorio. Finalmente comparamos la viscosidad calculada con la viscosidad terica para obtener nuestras conclusiones.

8.- DATOS OBTENIDOSTipo de fluidoTiempo 1 (seg)Tiempo 2 (seg)Tiempo Promedio (seg)Viscosidad Teorica (cp)Viscosidad Calculada (cp)

Agua26.7825.8326.30511.012

Tabla 1.- Viscosidad del Agua

Tipo de FluidoTiempo 1 (seg)Tiempo 2 (seg)Tiempo Promedio (seg)Densidad (gr/cm3)Viscosidad Calculada (cp)

Lodo de Perforacion65.8368.3067.0651.0332.98

Tabla 2.- Viscosidad del Lodo de Perforacin

9.- CALCULOSPara determinar la viscosidad en el agua

Para determinar La viscosidad del lodo de perforacin

10.- ANLISIS DE RESULTADOSComo podemos notar, en el clculo de la viscosidad del agua obtuvimos un valor de 1.01 cp, mientras que el valor terico de la misma es 1 cp; con lo cual tenemos un error del 1% . El error obtenido es mnimo y se lo aduce a ciertas fallas en la medicin del tiempo de circulacin del agua desde el embudo de Marsh hasta llenar el recipiente de 946 mL.En el segundo clculo de la viscosidad del lodo de perforacin obtuvimos un resultado de 32.98 cp, lo cual nos indica que es un lodo bastante viscoso. Este ser muy til para evitar o reducir los derrumbes de una formacin somera no consolidada.

11.- CONCLUSIONES Mediante esta prctica pudimos conocer cmo se determina la viscosidad de un lodo de perforacin por medio del viscosmetro de Marsh, esto nos ser de mucha utilidad en el trabajo diario en el campo. Pudimos notar que la variacin de la viscosidad terica y la hallada en el laboratorio, no vara demasiado. El viscosmetro de Marsh puede ser utilizado para determinar la viscosidad de diversos fluidos con una precisin bastante elevada. La viscosidad del lodo de perforacin con respecto al agua es muy elevada, esto se debe a que este tiene que ser capaz de recoger los recortes y llevarlos a superficie.12.- RECOMENDACIONES Se recomienda mantener el lodo en movimiento hasta su utilizacin en el embudo de Marsh, dado que si se lo deja reposar por mucho tiempo y luego se lo emplea en el embudo este puede haber perdido su viscosidad por el asentamiento de sus componentes. Recomendamos siempre verter el lodo al viscosmetro procurando que este pase por la malla, ya que esta atrapara todos los objetos solidos que pueden alterar el proceso de medicin de la viscosidad. Es recomendable mantener el embudo de marsh lo ms vertical que sea posible durante la prueba ya que de otra manera se pueden obtener resultados poco acertados de viscosidad. Se recomienda siempre realizar la medicin del tiempo dos veces y obtener la viscosidad con el promedio de estos ya que de esta manera se puede minimizar los errores humanos que podamos tener.

13.- BIBLIOGRAFIA http://www.miliarium.com,Viscosidad. Consultado el Junio 24 del 2015 de: http://www.miliarium.com/proyectos/estudioshidrogeologicos/anejos/metodosperforacion/lodos_perforacion.asp

Presentacin sobre Fluidos de Perforacin (Material proporcionado por la Ing.Joana Martnez )