Hidraulica De Perforacion

HIDRÁULICA DE PERFORACION

La perforación de pozos petroleros requiere de una hidráulica que cumpla con los objetivos de mejorar la eficiencia de la barrena y proveer un eficiente acarreo de los recortes de formación a la superficie. El sistema hidráulico está integrado por el equipo superficial, la sarta de perforación, y el espacio anular. El cálculo hidráulico en este sistema define el diámetro óptimo de las toberas de la barrena, con el cual se obtendrá la potencia hidráulica del flujo del fluido de perforación que promueva la óptima remoción de recortes, incremento en la velocidad de penetración y en la vida de la barrena. En consecuencia, una reducción en el costo total de la perforación.

Uno de los aspectos más estudiados sobre los factores que afectan a la eficiencia de la perforación ha sido el efecto de la hidráulica de perforación.

No obstante la gran cantidad de estudios e investigaciones realizadas, aún existe una gran falta de entendimiento de los fundamentos; a la fecha existe aún desacuerdo entre los llamados expertos.

Tipos de fluido

Los fluidos se clasifican de acuerdo a sus características de tensión y la relación de esta con el líquido, es decir en Newtonianos y no Newtonianos:

Los Newtonianos: Se caracterizan por tener una relación de equilibrio lineal entre su tensión y su gradiente de velocidad cero a cero. Entre ellos están: Agua La mayoría de las soluciones de sal en agua Suspensiones ligeras de tinte Caolín (mezcla de arcilla)Combustibles de gran viscosidad Gasolina Kerosene La mayoría de los aceites del motor La mayoría de los aceites mineral.Es decir el estado de estos fluidos es equilibrado en el cual el fluido da la impresión de no Sufrir tensión en su recorrido.

Los no Newtonianos: En estos su gradiente de velocidad dependerá de la viscosidad de dicho líquido, lo cual quiere decir que el líquido sufrirá una más alta o baja presión de acuerdo a su velocidad y viscosidad, entre ellos están el Barro, Alquitrán, Lodo de aguas residuales Aguas residuales digeridas Altas concentraciones de incombustible en aceite Soluciones termoplásticas del polímero.

SEUDOPLÁSTICO: Lodo de aguas residuales Celulosa, Grasa, Jabón, Pintura, Tinta de la impresora, Almidón, Soluciones del látex y La mayoría de las emulsiones. Entre muchos otros que forman parte de eta red de fluidos no Newtonianos, comprenden lo que son los compuestos de alta densidad y de alta viscosidad.

REGIMEN O PATRONES DE FLUJO DE LOS FLUIDOS

Flujos Viscosos y no Viscosos:

La subdivisión principal señalada se tiene entre los flujos viscosos y no viscosos. En un flujo no viscoso se supone que la viscosidad de fluido u, vale cero. Evidentemente, tales flujos no existen; sin embargo; se tienen numerosos problemas donde esta hipótesis puede simplificar el análisis y al mismo tiempo ofrecer resultados significativos. Dentro de la subdivisión deflujo viscoso podemos considerar problemas de dos clases principales. Flujosllamados incompresibles, en los cuales las variaciones de densidad son pequeñas yrelativamente poco importantes. Flujos conocidos como compresibles donde lasvariaciones de densidad juegan un papel dominante como es el caso de los gases a velocidades muy altas. Estudiaremos ambos casos dentro del área general de flujos no viscosos. Por otra parte, todos los fluidos poseen viscosidad, por lo que los flujos viscosos resultan de la mayor importancia en el estudio de mecánica de fluidos.

Flujos Laminares y Turbulentos:

Los flujos viscosos se pueden clasificar enlaminares o turbulentos teniendo en cuenta la estructura interna del flujo.

En un régimen laminar, la estructura del flujo se caracteriza por el movimiento de láminas o capas. La estructura del flujo en un régimen turbulento por otro lado, se caracteriza por los movimientos tridimensionales, aleatorios, de las partículas de fluido, superpuestos al movimiento promedio. En un flujo laminar no existe un estado macroscópico de las capas de fluido adyacentes entre sí. Un filamento delgado de tinta que se inyecte en un flujo laminar aparece como una sola línea; no se presenta dispersión de la tinta a través del flujo, excepto una difusión muy lenta debido al movimiento molecular. Así, por ejemplo, la naturaleza del flujo (laminar o turbulento) a través de un tubo se puede establecer teniendo en cuenta el valor de un parámetro a dimensional, el número de Reynolds, Re = pVD/u, donde p es la densidad del fluido, V la velocidad promedio, D el diámetro del tubo y u la viscosidad.

Flujo Compresible y Flujo Incompresible:

Aquellos flujos donde las variaciones en densidad son insignificantes se denominan incompresibles; cuando las variaciones en densidad dentro de un flujo no se pueden despreciar, se llaman compresibles. Si se consideran los dos estados de la materia incluidos en la definición de fluido, líquido y gas, se podría caer en el error de generalizar diciendo que todos los flujos líquidos son flujos incompresibles y que todos los flujos de gases son flujos compresibles. La primera parte de esta generalización es correcta para la mayor parte de los casos prácticos, es decir, casi todos los flujos líquidos son esencialmente incompresibles.Por otra parte, los flujos de gases se pueden también considerar como incompresibles si las velocidades son pequeñas respecto a la velocidad del sonido en el fluido; la razón de la velocidad del flujo, V, a la velocidad del sonido, c, en el medio fluido recibe el nombre de número de Mach, M, es decir, M=V/c

CAÍDAS DE PRESIÓN EN TUBERÍAS

La caída de presión es uno de los factores que frecuentemente se ignoran al calcular las dimensiones de los sistemas. Los datos sobre caídas de presión para equipo son por lo general proporcionados por el fabricante del equipo. Normalmente se conoce la presión estática en el sistema. En algunos casos puede hacerse muy poco acerca de las tuberías existentes, las cuales pueden ser de un tamaño marginal o definitivamente demasiado pequeñas. En este caso, otros procedimientos, tales como instalar una unidad de mayor tamaño o aumentar el diámetro de la tubería en secciones críticas del sistema, pueden ser necesarios. La manera en que puede calcularse una caída de presión típica y el flujo requerido, podría parecer un proceso complicado. Sin embargo, solamente consiste de una serie de pasos sencillos.

...