Clasificación de los fluidos

Los fluidos pueden clasificarse en Newtonianos y No-Newtonianos. Los gases y los líquidos ligeros se aproximan a los fluidos Newtonianos, mientras que los líquidos pesados son No-Newtonianos. 

Analizando la gráfica 4.1 se puede decir, que son fluidos Newtonianos, aquellos líquidos cuya “viscosidad es constante” a cualquier temperatura y presión dadas, como el agua, glicerina, aceites para motor, kerosina y líquidos similares. Vemos que el comportamiento de la gráfica es una recta en donde el esfuerzo de corte es directamente proporcional a la velocidad de corte (m=viscosidad), en condiciones de flujo laminar. Considerando la misma figura, tenemos, que los fluidos No-Newtonianos, son aquellos cuya viscosidad no es constante a la temperatura y presión de que se trata, si no que depende del flujo mismo como factor adicional. Entre estos fluidos, tenemos los líquidos plásticos de Bingham. La mayor parte de los fluidos de perforación son suspensiones coloidales y/o emulsiones que se comportan como fluidos plásticos o No-Newtonianos, y se asemejan al modelo propuesto por Bingham.

PARÁMETROS PARA LA OPTIMIZACIÓN HIDRÁULICA III

• Esfuerzo de corte y velocidad de corte.- Cuando un fluido está fluyendo, existe una fuerza en el fluido que se opone al flujo, a esta fuerza se le conoce como “esfuerzo de corte” y puede considerarse como una fuerza friccional que proviene del deslizamiento de una capa del fluido sobre la otra. La velocidad a la cual se mueve a través de sus capas vecinas se conoce como “velocidad de corte”. 
• Reología.- Es la ciencia de la deformación y el flujo de la materia. Sus parámetros más usados son la viscosidad plástica y el punto de cedencia. 
• Punto de Cedencia.- Es parte de la resistencia al flujo al igual que la viscosidad y es una medida de las fuerzas electroquímicas de las cargas eléctricas localizadas en la superficie de los sólidos en el fluido y puede ser controlado mediante un tratamiento químico y mecánico apropiado.

PARÁMETROS PARA LA OPTIMIZACIÓN HIDRÁULICA II

En consecuencia podemos representar en forma matemática, al esfuerzo cortante de la siguiente manera.

T = m x c

Donde:

T = Esfuerzo cortante, en dinas/cm2 = Fuerza/Área

c = Velocidad de corte, en seg -1 ó 1/seg = V/x

m = Constante de proporcionalidad, en pois = Viscosidad

La unidad de viscosidad es el poise, nombrado así en honor de Poiseuille,y es igual:

1 poise = 2 1

cm

dina x seg

centipoise

PARÁMETROS PARA LA OPTIMIZACIÓN HIDRÁULICA I

Conceptos de reología 

· Fluidos: Se define como cuerpo de fluido aquel que cambia fácilmente su forma bajo la acción de fuerzas muy pequeñas. En otras palabras, se puede definir un fluido como una sustancia que se deforma continuamente, cuando se le aplica una fuerza tangencial, por muy pequeña que esta sea. 

· Viscosidad: Se define como aquella propiedad por la cual un fluido ofrece una resistencia al cambio de forma bajo la acción de fuerzas exteriores. 

Analizando la figura 4.1 tenemos que la placa del fondo está fija y la placa superior se mueve lentamente hacia la derecha bajo la acción de la fuerza aplicada “F”. Se considera que el líquido es enteramente homogéneo y se adhiere a ambas placas. Al final del intervalo de tiempo “t”, la placa superior ha avanzado una distancia cc1 y el líquido se ha deformado como lo indica a1bc1d. La deformación total ha sido cc1 en una distancia total “x” en un tiempo “t”, siendo “v” la velocidad con que la capa superior del líquido se movió sobre la capa interior.

HIDRÁULICA

PARÁMETROS PARA LA OPTIMIZACIÓN HIDRÁULICA 

En el manual para perforador se proporcionaron los conceptos básicos de la optimización hidráulica y algunos parámetros, tales como: determinación del gasto normal para perforar, velocidad anular óptima, velocidad del lodo en las toberas y el índice de limpieza en el fondo del agujero. En ésta parte complementaremos el estudio con los dos métodos principales de la optimización hidráulica: Impacto hidráulico y caballos de fuerza hidráulicos (H.P. hidráulicos). Los dos métodos de optimización mencionados, están relacionados directamente con el diámetro de las toberas en la barrena, dichos métodos proporcionan una eficiente limpieza en el fondo del agujero, logrando con esto un mejor avance de perforación. Lo básico en estos cálculos son las caídas de presión por fricción en: el equipo superficial, interior de las tuberías y espacio anular. Para lograr una mayor comprensión en los modelos matemáticos que se utilizan para las caídas de presión, es necesario tener los conocimientos básicos de: conceptos de reología, clasificación de los fluidos, patrones de flujo y fricción en las tuberías, que a continuación se exponen.

APLICACIONES (II)

Información de la tabla 3.3: aproximadamente 154,130 p.p.m de NaCl.

Preparación:

1. Verificar que el personal tenga y use el equipo de protección personal.

2. Tener en las presas metálicas el volumen de agua necesario.

3. Agregar la sal en grano por el embudo y manteniendo una buena agitación

hasta alcanzar la densidad requerida.

4. Agregar inhibidor de corrosión (4 a 15 lts/m3) en caso que no se tenga dicho producto puede recomendarse agregar 1 Kg. de sosa cáustica/m3 o 1 Kg. de cal/m3 de salmuera.

Nota: en caso de preparar salmuera sódica de 1.19 gr/cm3 no debe de agregarse más cloruro de sodio que el calculado, ya que el exceso se precipitara en el fondo de las presas, por tener su máxima saturación.

APLICACIONES (I)

· Analizar un programa de fluido de Perforación y Terminación de pozos, aplicado en su área de trabajo, con base a los conocimientos expuestos y a su experiencia. Anotar sus comentarios y recomendaciones.
· Si se desea preparar 80 m3 de salmuera sòdica (NaCl) de 1.10 gr/ cm3
¿Cual es la cantidad de sal por agregar y aproximadamente que salinidad se obtiene?
Información de la tabla 3.4: 154 Kg. (sal)/m3 (salmuera).
946 lts. (agua)/m3 (salmuera).
Operaciones
154 Kg. /m3 x 80 m3 = 12,320 kg. de sal
946 lts./ m3 x 80 m3 = 75,680 lts. de agua