PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE CONTROL.

OBJETIVO:

Después del estudio de esta unidad usted definirá las principales cualidades o propiedades de los fluidos de control.

INTRODUCCIÓN.

Siempre que usted ejecute operaciones con los fluidos de control, va a tener la necesidad de manejar y relacionar cuatro de sus propiedades fundamentales.

DENSIDAD. VISCOSIDAD. GELATINOSIDAD. POTENCIAL DE HIDRÓGENO (Ph).

El desconocimiento y manejo incorrecto de estas propiedades ha ocasionado desde incremento en tiempo y costo hasta pérdida de pozos.

Usted como Ayudante Chango, podrá ejecutar las operaciones de control y limpieza con mayor seguridad y eficiencia si comprende estas propiedades de los fluidos.

En este capítulo, ocúpese fundamentalmente de captar estos cuatro conceptos y su importancia; posteriormente usted tendrá la oportunidad de aprender cómo se mide y se determinan en el campo.

DENSIDAD.

Es el peso de un material en relación al volumen que ocupa.

DENSIDAD= MASAVOLUMEN

D=MV

Para efecto de campo se maneja el concepto de pero en lugar de masa por proporcional y de mejor comprensión.

UNIDADES DE MEDICIÓN.

SISTEMA MÉTRICO DECIMAL.

a) Si el peso se mide en gramos (gr), el volumen se medirá en centímetros cúbicos (cm3).

b) Si el peso se mide en kilogramos (kg), el volumen se medirá en litros (lt).c) Si el peso se mide en toneladas (ton), el volumen se medirá en metros

cúbicos (m3).

SISTEMA INGLÉS.

a) Si el peso se mide en libras (lb), el volumen se medirá en galones (gal).b) Si el peso se mide en libras, el volumen se medirá en pies cúbicos (pie3).

EJEMPLO:

Conforme a este concepto ¿qué es más denso: el agua o el aceite?

5 centímetros cúbicos de agua pesan 5 gramos.

D= PV

=5gramos5cm3

=1 grcm3

5 centímetros cúbicos de aceite pesan 4.10 gramos.

D= PV

=4.10 gramos5 cm3

=0.82 grcm3

El agua tiene mayor densidad que el aceite.

Agua

5 cm3

5 cm3

Aceite

DENSIDAD DE LOS FLUIDOS DE CONTROL.

¿La densidad de un fluido de control densificado es mayor que la densidad del agua dulce?

Sí, porque un volumen de fluido densificado pesa más que el mismo volumen de agua, ya que además de agua, el fluido densificado contiene otras partículas que lo hacen más pesado.

Algunas partículas se añaden precisamente para hacerlo más denso y por esto se llaman: material densificante.

CONCEPTO DE DENSIDAD RELATIVA.

Con el fin de conocer la densidad relativa de distintos materiales se tomó el acuerdo de compararlos con el agua como punto de referencia.

Así nació el concepto.

DENSIDAD RELATIVA. Es la densidad de un material en relación a la densidad del agua.

DENSIDADRELATIVA=DENSIDAD DELMATERIALDENSIDADDEL AGUA

20 M3

MATERIAL DENSIFICANTE (SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN)

AguaFluido de

control

EJEMPLO:

D .R . DELA BARITA=DENSIDADDE LA BARITADENSIDAD DEL AGUA

=

4.25 gr

cm3

1grcm3

=4.25

Lo que significa que la barita tiene una densidad 4.25 veces la del agua.

En las tablas de densidad usted encontrará los valores de la densidad expresada en esta forma.

IMPORTANCIA DE LA DENSIDAD.

La densidad de un fluido es probablemente una de las propiedades más importantes, ya que gracias a su correcto manejo se logra el control de un pozo: manteniendo la presión hidrostática igual o ligeramente mayor que la presión de formación.

PROPIEDADES REOLÓGICAS.

La medición de las propiedades reológicas de un lodo es importante en el cálculo de las pérdidas de presión por fricción, para determinar la capacidad del lodo, para elevar los recortes y desprendimientos hasta la superficie; para analizar l contaminación del fluido por sólidos, sustancias químicas y temperatura; así como para determinar los cambios de presión en el interior del pozo durante el viaje. Las propiedades reológicas fundamentales son la VISCOSIDAD y la GELATINOSIDAD.

VISCOSIDAD.

DESCRIPCIÓN DEL CONCEPTO.

Imagine que los líquidos están formados por partículas que como pequeños balines ruedan unos sobre otros. En algunas sustancias estos “balines – moléculas” se desplazan unos sobre otros con gran facilidad y en otras lo hacen con mayor dificultad.

Vea por ejemplo cómo la miel fluye con mayor dificultad que el agua.

A esta resistencia o dificultad para fluir se le da el nombre de viscosidad.

VISCOSIDAD. Es la medida de la resistencia interna al flujo, que tiene un líquido.

MEDIDA DE VISCOSIDAD.

La viscosidad se mide en segundo marsh, que es el tiempo que un litro de sustancia tarda en fluir, sujeto a determinadas condiciones, que usted tendrá oportunidad de conocer en otro capítulo de esta unidad. (Cap. VI).

VISCOSIDAD Y TEMPERATURA.

¿Qué sucede cuando se calienta un tarro de miel? La miel fluye con mayor facilidad. Esto quiere decir que la temperatura afecta a la viscosidad, ya que la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura y viceversa.

LA VISCOSIDAD DE LOS FLUIDOS DE CONTROL.

En los fluidos de control la viscosidad va a depender de la concentración, calidad y dispersión de los materiales viscosificantes suspendidos en él.

IMPORTANCIA DE LA VISCOSIDAD.

Esta propiedad de los fluidos de control tendrá gran importancia para el acarreo de recortes que mejorará al aumentar la misma.

GELATINOSIDAD.

DESCRIPCIÓN DEL CONCEPTO.

Cuando un fluido de control, con suficiente viscosidad, ha sido sometido a reposo por determinado tiempo, tiende a formar estructuras más o menos rígidas, pero podrá fluir nuevamente por agitación mecánica.

Usted ha observado este fenómeno en una gelatina casera.

GELATINOSIDAD. Propiedad que tienen ciertos fluidos de formar estructuras semi-rígidas cuando están en reposo y de recuperar nuevamente su estado original por agitación mecánica.

Técnicamente esta propiedad se denomina TIXOTROPÍA.

MEDIDA DE LA GELATINOSIDAD.

Se determina con el viscosímetro Fann VG u otro similar y su unidad de medida se registra en lb/100 pie2.

IMPORTANCIA DE LA GELATINOSIDAD.

La magnitud y el tipo de resistencia de estas estructuras tipo gel que forma un fluido de control, son de importancia determinante para lograr la suspensión de

recortes y de material densificante, cuando el fluido se encuentra en reposo. S las geles no tienen suficiente resistencia, los recortes y el material densificante se precipitarán al fondo.

Pero una resistencia excesiva de estas estructuras también puede causar peligrosas complicaciones como las siguientes:

a) RETENCION DE AIRE O GAS EN EL FLUIDO, lo cual afecta la densidad del fluido y puede provocar en caso extremo un desequilibrio entre la presión hidrostática y la presión de formación.

b) NECESIDADES DE PRESIONES EXCESIVAS AL ESTABLECER CIRCULACIÓN DESPUÉS DE UN VIAJE DE LA SARTA. Estas presiones excesivas pueden, en algunos casos, llegar a dañar la formación.

c) REDUCCIÓN DE VELOCIDAD DE ASENTAMIENTO DE RECORTES EN LAS PRESAS. E fluido que ya ha circulado y acarreado recortes, se deja “reposar” un tiempo en las presas. Si en ese tiempo los recortes no ha “caído” al fondo se corre el riesgo de recircularlos al sistema.

d) EXCESIVA SUCCIÓN AL SACAR LA TUBERÍA, que en casos graves pueden provocar un fuerte desequilibrio de presión y descontrol del pozo.

e) EXCESIVA PRESIÓN AL INTRODUCIR LA TUBERÍA. Ya que al cargar más peso para vencer la resistencia de las geles, se incrementa la presión hidrostática y puede fácilmente dañar la formación.

f) DIFICULTAD PARA INTRODUCIR AL FONDO DEL POZO, LAS HERRAMIENTAS QUE SE MANEJAN CON CABLE Y LÍNEA DE ACERO, impidiendo así efectuar correctamente las operaciones como: registros, disparo, calibraciones.

POTENCIAL DE HIDRÓGENO (PH).

DESCRIPCIÓN DEL CONCEPTO.

Cuando se prepara un fluido de control base agua, el conjunto de sustancias que se mezclan para lograr las propiedades de densidad, viscosidad y gelatinosidad que se requieren, producen reacciones químicas cuyo resultado es un fluido ACIDO o ALCALINO.

A la medida de esa acidez o alcalinidad se le conoce como factor Ph o Potencial Hidrógeno.

POTENCIAL HIDRÓGENO (Ph). Es la medida de la acidez o alcalinidad de un fluido.

IMPORTANCIA DEL PH.

La acidez o alcalinidad de un fluido de control influye determinantemente en las propiedades de flujo, en las resistencias de gel, en el control de la corrosión, en el rendimiento de las arcillas, en las pérdidas de filtración.

Usted ha observado seguramente algunos efectos de esta acidez o alcalinidad de una sustancia, por ejemplo, cuando a una cañería se le pone SOSA en estado puro, quede dañarla debido a su gran alcalinidad y cuando a un metal le cae ácido sucede lo mismo.

Se sabe que las sustancias alcalinas como la cal comercial reaccionan produciendo calor y las sustancias ácidas, disociando las moléculas del material con quien entran en contacto.

Los lodos son casi siempre alcalinos, y el rango habitual de Ph de 9.0 a 9.5; sin embargo, pueden encontrarse lodos de pH más alto, entre 12.5 y 13. El pH de los lodos afecta la dispersabilidad de las arcillas, la solubilidad de varios productos y sustancias químicas, la corrosión de materiales de acero y las propiedades reológicas del lodo.

MEDIDA DEL PH.

Existe una escala aceptada mundialmente para medir en el campo la acidez o alcalinidad de un fluido. La escala pH es del 1 al 14; el punto neutro se indica por el número 7, debajo de este valor se consideran como ácidos, mientras que arriba del mismo hasta 14 se consideran alcalinos.

Hay dos métodos principales para determinar el pH de los lodos. El primero es conocido como el Método Colorimétrico. Se basa en el efecto de los ácidos sobre el color de ciertos indicadores químicos colocados sobre tiras de papel pH. Éstas se colocan sobre la superficie de una muestra de lodo. El color resultante se compara con los colores de una tabla que sirve de estándar.

El segundo llamado Método Electrométrico, se basa en el voltaje desarrollado entre dos electrodos especiales, (colocados en el mismo tubo vertical de vidrio). Actualmente existe una gran variedad de equipos para la medición del pH, ya sea que se instalen en el equipo mismo o equipos portátiles.

RESUMEN – CONCLUSIÓN.

Hemos visto las cuatro principales propiedades de los fluidos de control: DENSIDAD, VISCOSIDAD, GELATINOSIDAD Y POTENCIAL HIDRÓGENO. Al comprender el concepto de las mismas y su importancia, usted se ha preparado para comprender el siguiente capítulo, donde se relacionarán estas propiedades con las funciones básicas de los fluidos de control.

En este capítulo han aparecido también algunas unidades de medida como las de Densidad: Peso/volumen; de peso específico: Densidad del material/Densidad del agua; de viscosidad: Segundos Marsh; Gelatinosidad: Lb/100 pie2; de Potencial Hidrógeno; Escala del 1 al 14. Es necesario que las recuerde para entender más fácilmente otros capítulos.

Se le recomienda que conteste detenidamente los ejercicios que vienen a continuación, para confirmar lo que ha aprendido.

EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN.

EJERCICIO 1.

INSTRUCCIONES: Escriba dentro del paréntesis de la columna derecha la letra que corresponda a la columna de la izquierda.

a) Es la densidad de un material en relación a la densidad del agua.

( ) Gelatinosidad.

b) Es el peso de un material en relación al volumen que ocupa.

( ) Viscosidad

c) Propiedad que tienen ciertos fluidos de formar estructuras semi – rígidas cuando están en reposo y de recuperar nuevamente su estado original por acción mecánica.

( ) Peso específico.

d) Es la medida de la resistencia interna al flujo, que tiene un líquido.

( ) Densidad

e) Es la medida de acidez o alcalinidad de un fluido.

( ) Potencial Hidrógeno.

EJERCICIO 2.

INSTRUCCIONES. Conteste en el paréntesis Verdadero (V) o falso (F).

a) Un fluido con pH 3 tiene un alto grado de alcalinidad. ( )

b) Un fluido con pH 13 tiene un alto grado de acidez. ( )

c) A mayor viscosidad de un fluido corresponde un flujo más rápido del mismo.

( )

d) El peso específico de un fluido es la densidad de éste en relación a la densidad del agua.

( )

e) Las unidades de densidad se expresan en unidades de peso sobre unidades de volumen.

( )

f) La resistencia excesiva de geles puede provocar excesiva succión al sacar la tubería.

( )

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS.

1. Determine la Densidad relativa.2. Grabe con sus propias ideas y palabras, un audio de no más de cinco

minutos, explicando las complicaciones que podrían causar las resistencias excesivas de geles.

3. Para confirmar sus conocimientos, busque en un libro de física, en una enciclopedia o en internet los siguientes conceptos:

a. DENSIDAD.b. POTENCIAL HIDRÓGENO.c. TIXOTROPIA.d. VISCOSIDAD.e. DENSIDAD RELATIVA.