• Author / Uploaded
• monkyarc

• Categories
• Viscosidad
• Densidad
• Fluido
• Agua
• Ciencia de los Materiales

Citation preview

UNIVERDIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA

2013

EXPERIMENTO II BALANZA DE LODOS DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD EMBBUDO O EMBUDO MARSH

NOMBRE: CHOQUE CONTRERAS EDSON ARIEL AUXILIAR: UNIV. JUAN CARLOS SIRPA FLUIDOS DE PERFORACIÓN

DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD EMBBUDO O EMBUDO MARSH

LAB #2

| Informe Práctica Nº2 Determinación De La Viscosidad Embudo O Viscosidad Marsh 1. Objetivos Los objetivos del siguiente experimento son los siguientes:   

Calibrar el embudo Marsh utilizando agua dulce. Determinar el error relativo porcentual del embudo Marsh comparando la viscosidad embudo medida con la teórica del agua. Medir la viscosidad embudo de un fluido de perforación utilizando un embudo Marsh.

2. Marco Teórico Viscosidad Es la resistencia interna de un fluido a circular. Define la capacidad del lodo de lograr una buena limpieza del útil de perforación, de mantener en suspensión y desalojar los detritus y de facilitar su decantación en las balsas o tamices vibrantes. En los bombeos, a doble viscosidad será necesaria una doble potencia. Según la fórmula de Stokes, la velocidad de caída 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 solución de compromiso: viscosidad no muy grande para que el lodo sea fácilmente bombeable, pero no tan pequeña que impida al lodo extraer el detritus producido. La viscosidad del lodo se determina a pie de sondeo mediante el denominado "embudo Marsh", y según normas API, expresándose por el tiempo (en segundos) que tarda en salir por un orificio calibrado un determinado volumen de lodo. Para la perforación de pozos, la viscosidad óptima suele oscilar entre 40 y 45 segundos, preferentemente alrededor de 38 (la viscosidad Marsh del agua es aproximadamente de 26 s). La medida de la viscosidad debe realizarse con lodo recién agitado. Para cálculos más precisos se determina la viscosidad en laboratorio utilizando el "viscosímetro Stomer" y expresando los datos en centipoises. Las medidas tienen que estar referenciadas con respecto a la temperatura del lodo (el agua a 29ºC tiene una viscosidad de 1 centipoise)

CHOQUE CONTRERAS EDSON ARIEL

Pagina 2

DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD EMBBUDO O EMBUDO MARSH

LAB #2

| Viscosidad Embudo (viscosidad Marsh) La viscosidad de embudo se mide usando el viscosímetro de Marsh. La viscosidad embudo se usa como indicador relativo de la condición del fluido. No proporciona suficiente información para determinar las propiedades reológicas o las características de flujo de un fluido. Debería usarse en el campo para detectar los cambios relativos en las propiedades del fluido de perforación. Además, ningún valor en particular de la viscosidad de embudo puede ser adoptado como valor representativo de todos los fluidos. Lo que produce buenos resultados en un área puede fallar en otra; sin embargo, se puede aplicar una regla general a los fluidos de perforación a base de arcilla. La viscosidad de embudo de la mayoría de los fluidos base arcilla se controla a cuatro veces la densidad (lb/gal) o menos. Sin embargo hay ciertas excepciones, como en las áreas donde se requiere el uso de fluidos de alta viscosidad. Los sistemas de polímeros e inversión inversa (base aceite o base sintética) no siguen necesariamente estas reglas. Como se dijo anteriormente el valor de la viscosidad embudo no proporciona información suficiente para la determinación de las propiedades reológicas del lodo, siendo solo un indicativo del estado del lodo. Pero para fluidos base agua no muy tratados existen valores óptimos de la viscosidad embudo. Esta se muestra en la siguiente grafica:

CHOQUE CONTRERAS EDSON ARIEL

Pagina 2

DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD EMBBUDO O EMBUDO MARSH

LAB #2

|

Figura 1 Embudo Marsh 3. Materiales Y Reactivos Los materiales y reactivos utilizados fueron los siguientes: Agua Fluido de perforación (d = 8.7 PPG) Fluido de perforación (d = 8.4 PPG) Fluido de perforación (d = 8.65 PPG) Batidora Embudo Marsh Recipiente de 1 quart 4. Procedimiento Experimental MEDICIÓN DE LA VISCOSIDAD MARSH Calibración Antes de medir la viscosidad embudo, se debe calibrar el embudo Marsh de la siguiente manera: 1 Llenar el embudo hasta la parte inferior de la malla con agua dulce a 70 ± 5 °F. 2 Mida el tiempo requerido para descargar 1 qt (946 ml) de agua dulce. 3 Reportar los segundos requeridos para la descarga total del quart de agua dulce. El tiempo requerido para la descarga del quart de agua debería ser 26 ± 0,5 segundos. Medición de la Viscosidad 1

2 3

Manteniendo el embudo en posición vertical, tapar el orificio con un dedo y verter una muestra de lodo recién obtenida a través de la malla dentro de un embudo limpio, hasta que el nivel del fluido llegue a la parte inferior de la malla (1.500 ml). Retirar inmediatamente el dedo del orificio y medir el tiempo requerido para que el lodo llene el vaso receptor hasta el nivel de 1 qt indicado en el vaso. Ajustar el resultado al segundo entero más próximo como indicación de viscosidad Marsh.

5. Toma De Datos Los datos obtenidos en el laboratorio son los siguientes: Calibración T T1 T2 T3

CHOQUE CONTRERAS EDSON ARIEL

Tiempo [seg Marsh] 31,72 31,75 31,90

Pagina 2

LAB #2

DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD EMBBUDO O EMBUDO MARSH

| T4 Prom.

32,03 31,85

Determinación Lodo

Densidad [PPG]

1

8.70

2

8.40

3

8.65

Tiempo [s Marsh] T1 T2 Prom. T1 T2 Prom. T1 T2 Prom.

161 146 153.5 42.2 42.5 42.35 74 75 74.5

6. Tratamiento De Datos Los cálculos realizados son los siguientes: Determinación del error porcentual del embudo Para el cálculo del error porcentual del embudo se debe usar la siguiente ecuación:

E% 

T  T prom T

 100

Donde: T:

Tiempo teórico de vaciado de 1 quart de agua (26 ± 0.5 segundos)

Tprom: Tempo promedio experimental

E% 

26  31.85 26

 100

E %  22.5% Verificar si los valores medidos se encuentran dentro los niveles óptimos. Para verificar si las viscosidades embudo medidas de los distintos lodos están dentro los niveles óptimos, se debe trabajar con la gráfica viscosidad embudo Vs. Densidad del lodo, para trabajar con este gráfico primero se debe interceptar el valor de viscosidad embudo medida con la densidad del

CHOQUE CONTRERAS EDSON ARIEL

Pagina 2

DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD EMBBUDO O EMBUDO MARSH

LAB #2

| lodo, si la intercepción se encuentra dentro de una franja coloreada, significa que la viscosidad embudo medida se encuentra dentro de los niveles óptimos. Lastimosamente la gráfica disponible solo tiene valores para densidades mayores a 9 PPG y todos los lodos con los que se trabajó tienen densidades menores, por eso no se realiza esta parte, sin embargo haciendo una extrapolación aproximada puede llegarse a un aproximado siendo ese el caso los resultados son los siguientes: Solo el lodo numero 2 se encontraría dentro los valores aceptables, los demás tienen valores muy altos de viscosidad Marsh. 7. Cuestionario 1. ¿Qué consecuencias acarrearía una viscosidad alta del fluido de perforación en el sistema de control de sólidos? R.- Un fluido de perforación con una alta viscosidad podría ocasionar problemas en el sistema de control de sólidos, porque la separación de los sólidos del fluido sería deficiente debido a la alta viscosidad del fluido, si no se separan correctamente los sólidos estos volverían a entrar al pozo, y sería molidos a fragmentos cada vez más pequeños los cual haría que estos sean cada vez más difíciles de separar del fluido. Es por eso que la viscosidad debe ser lo suficientemente alta para acarrear los recortes del pozo, y lo suficientemente baja para permitir el correcto funcionamiento del sistema de control de sólidos.

2. ¿Cómo se solucionaría el problema anterior? R.- Se debería bajar la densidad del fluido a un nivel óptimo, esto se logra mediante la adición de aditivos dispersantes como quebracho, fosfatos, lignitos y lignosulfatos, la función de los dispersantes es reducir la viscosidad del fluido. 3. El petróleo liviano es un claro ejemplo de fluido Newtoniano ¿por qué? R.- Porque la viscosidad del petróleo liviano se mantiene constante para todas las velocidades de corte, a condiciones de temperatura y presión constantes, este es un comportamiento de los fluidos Newtonianos, en un fluido Newtoniano el esfuerzo de corte es directamente proporcional a la velocidad de corte. 4. ¿Existe alguna diferencia entre la viscosidad embudo y la viscosidad efectiva? R.- Claro que si existe diferencia, la viscosidad efectiva es la viscosidad de un fluido bajo condiciones específicas, la viscosidad es la resistencia al flujo de una sustancia y esta es generalmente medida en centipoisses [cP], y la viscosidad embudo no es nada más que un indicador relativo de la condición del fluido, no es una medida de viscosidad propiamente dicha, esta se mide en segundos Marsh o segundos/quart. 5. ¿Cuando se usa la viscosidad efectiva? R.- La viscosidad efectiva se usa cuando se trabaja en condiciones específicas, estas incluyen: la velocidad de corte, la geometría por donde fluye el fluido, la presión y la temperatura. Tal sería el caso de trabajar con un fluido no Newtoniano, donde la viscosidad no se mantiene

CHOQUE CONTRERAS EDSON ARIEL

Pagina 2

DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD EMBBUDO O EMBUDO MARSH

LAB #2

| constante con la variación de la velocidad de corte, en ese caso se debe proponer condiciones específicas para la viscosidad efectiva con la que se trabajará.

8. Conclusiones Luego de la conclusión del laboratorio se llegó a las siguientes conclusiones:    

El embudo Marsh utilizado tiene un gran error, así que el valor experimental se aleja del valor teórico, este error es igual a 22.5%. Al no contar con la gráfica que contenga los datos de laboratorio se hizo una extrapolación aproximada de la gráfica disponible. De los tres lodos con los que se trabajó, solo el número 2 tiene un valor de viscosidad embudo dentro de los valores óptimos. Estos resultados no son demasiado confiables debido a la extrapolación realizada.

CHOQUE CONTRERAS EDSON ARIEL

Pagina 2

DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD EMBBUDO O EMBUDO MARSH

LAB #2

| 9. Anexos

CHOQUE CONTRERAS EDSON ARIEL

Pagina 2