Hidraulica De Perforacion.

República Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Del Poder Popular Popular Para La Defensa Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica De La Fuerza Armada Bolivariana “Núcleo Barinas” U.N.E.F.A

Bachilleres: Ing: Rafael Ramírez

CI.. 20.408.102 Ángel Antonio CI CI.. 20.150.813 Arias Esteban CI Guerrero Kimberlyn CI. 20.407.952 Medina Karina CI. 19.056.125 Pimentel Xiomar CI. 20.406.473 Ramírez Franklin CI. 16.791.597  

VI Semestre de Ing. De Gas

Barinas, noviembre de 2010.

INTRODUCCION

Sección: “A”

Dentro del campo de la Industria Petrolífera, no cabe duda de que los fluidos juegan un papel muy importante, pues se se puede decir que estos estos son factores de suma relevancia al momento de llevar a cabo una determinada perforación.

En vist vistaa de ello ello,, un flui fluido do se hace hace pres presen ente te en cual cualqu quie ierr circ circun unst stan anci ciaa de la vida vida,, independientemente de cual sea el estado de trabajo, bien se menciono al principio que para o dentro de la industria petrolera este es de suma importancia; pero viéndolo o resaltándolo desde otro punto de vista hay que enfatizar que un fluido es toda sustancia que a través del tiempo se ira deformando. A continuación se estará llevando a cabo y/o se estará desglosando todo aquello concerniente a los fluidos, tales como sus características, tipos, entre otros aspectos que actúan en el.

CONTENIDO •

Introducción.

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Definición de un fluido.

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Características de los fluidos.

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Tipos de fluidos.

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Régimen o patrones de flujo de los fluidos.

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Modelos Reologicos.

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Caídas de presión en tuberías.

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Diseño de la hidráulica de un lodo.

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Reología de los diferentes tipos de fluidos de perforación en el laboratorio.

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Conclusión.

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Bibliografía.

FLUIDO Un fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una solicitación o tensión tangencial sin importar la magnitud de ésta. Todos Todos los los flui fluidos dos está están n compu compues esto toss de molé molécul culas as que se encuen encuentr tran an en movimiento constante. Sin embargo, en la mayor parte de las aplicaciones de ingeniería, nos interesa más conocer el efecto global o promedio (es decir , macroscópico) de las numerosas moléculas que

forman el fluido. Son estos efectos macroscópicos los que realmente podemos  percibir   percibir  y medir. Por lo anterior, se puede considerar que el fluido está idealmente compuesto de una sustancia infinitamente divisible (es decir, como un continuo) y no nos preocuparemos por el comportamiento de las moléculas individuales.

CARACTERISTICAS DE LOS FLUIDOS

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La posición relativa de sus moléculas puede cambiar continuamente.

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Todos los fluidos son compresibles en cierto grado. No obstante, los líquidos son mucho menos compresibles que los gases. Tienen viscosidad viscosidad,, aunque la viscosidad en los gases es mucho menor que en los

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líquidos. Toman las formas del recipiente que los contiene, debido a su separación molecular los

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fluidos

no

poseen

una

forma

definida

por

tanto

no

se

puede

calcular 

su volu volume men n o dens densid idad ad a simp simple le vist vista, a, para para esto esto se intr introd oduc ucee el flui fluido do en un reci recipi pien ente te en el cual cual toma oma su for forma y así así pode podemo moss cal calcula cularr su volum olumeen y densidad, esto facilita su estudio.

TIPOS DE FLUIDOS Los fluidos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes características que presentan en: •

Newtonianos: Son aquello Newtonianos: aquelloss fluidos fluidos donde donde el esfuer esfuerzo zo cortant cortantee es direct directame amente nte  proporcional  proporcional a la rapidez rapidez de deformación. deformación. La mayor parte de los fluidos comunes como el agua, agua, el aire, y la gasolina son prácticamente newtonianos bajo condiciones normales.

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No Newto Newtonianos nianos:: El término término no newtonia newtoniano no se utiliz utilizaa para para clasif clasificar icar todos los fluidos donde el esfuerzo cortante no es directamente proporcional a la rapidez de deformación. Numerosos fluidos comunes tienen un comportamiento no newtoniano. Dos ejemplos ejemplos muy claros son la crema dental y la pintura Lucite. Lucite. Esta última es muy "espesa" cuando se encuentra en su recipiente, pero se "adelgaza" si se extiende con una brocha. De este modo, se toma una gran cantidad de pintura para no repetir la operación muchas veces. La crema dental se comporta como un "fluido" cuando se  presiona  presiona el tubo contenedor. contenedor. Sin embargo, embargo, no fluye por sí misma cuando se deja abierto el recipiente. Existe un esfuerzo límite, de cedencia, por debajo del cual la crema dental se comporta como un sólido. En rigor, nuestra definición de fluido es

válida válida únicame únicamente nte para para aquello aquelloss materiales que tienen tienen un valor valor cero cero para para este este esfuerzo de cedencia.

REGIMEN O PATRONES DE FLUJO DE LOS FLUIDOS

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Flujos Flujos Viscos Viscosos os y no Viscos Viscosos: os: La subdivi subdivisió sión n princip principal al señalad señaladaa en la figura figura anterior se tiene entre los flujos viscosos y no viscosos. En un flujo no viscoso se supone supone que la viscosi viscosidad dad de fluido fluido u, vale vale cero. cero. Evidente Evidentemen mente, te, tales tales flujos flujos no existen; sin embargo; se tienen numerosos problemas donde esta hipótesis puede simplificar el análisis y al mismo tiempo ofrecer resultados significativos. (Si bien, los los anál anális isis is simp simpli lifi fica cado doss siem siempr pree son son dese deseab able les, s, los los resu result ltad ados os debe deben n ser  ser  razonablemente exactos para que tengan algún valor.) Dentro de la subdivisión de flujo flujo viscoso viscoso podemos podemos conside considerar rar proble problemas mas de dos clases clases princip principale ales. s. Flujos Flujos llamados incompresibles, en los cuales las variaciones de densidad son pequeñas y relativ relativame amente nte poco poco import importante antes. s. Flujos Flujos conocido conocidoss como compre compresibl sibles es donde donde las variaciones 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 Flujos Laminares Laminares y Turbulentos: Turbulentos: Los flujos flujos viscoso viscososs se pueden pueden clasif clasificar icar en laminares 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 movimientos tridimensional tridimensionales, es, aleatorios, aleatorios, de las partículas partículas de fluido, fluido, super superpue puesto stoss al movimi movimient ento o promed promedio. io. En un flujo flujo laminar laminar no existe 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, ejemplo, la naturaleza naturaleza del flujo (laminar (laminar o turbulento) turbulento) a través de un tubo se  puede establec establecer er teniendo teniendo en cuenta cuenta el valor valor de un parámet parámetro ro adimensional, adimensional, el el número número de Reyno Reynold lds, s, Re = pVD/ pVD/u, u, donde donde p es la dens densida idad d del del fluid fluido, o, V la velo velocid cidad ad  promedio,  promedio, D el el diámetro diámetro del tubo tubo y u la viscosid viscosidad. ad.

Flujo laminar Distribución de un fluido deperfecto velocidades en al interior  torno al perfil dede unun tubo objeto. con flujo turbulento.

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, 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  primera parte de esta generalización generalización es correcta correcta  para la mayor parte de los casos  prácticos,  prácticos, es decir, casi todos los flujos líquidos líquidos son esencialmente esencialmente incompresible incompresibles. s. 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.

MODELOS REOLOGICOS Plásti Plástico co ideal ideal o de Bingha Bingham: m: Se denomina plástico ideal o de Bingham a las sust sustan anci cias as o flui fluido doss que que para para tens tensio ione ness tang tangen enci cial ales es infe inferi rior ores es a un valo valor  r  característico 0 τ se compor comportan tan elásti elásticame camente nte,, y supera superado do ese valor valor muestr muestran an un compo comport rtam amie iento nto simi simila larr al de un flui fluido do newt newtoni oniano ano.. A este este tipo tipo de flui fluido do lo

caracteriza dos constantes, la tensión tangencial de fluencia que es el valor de 0 coeficiente de viscosidad viscosidad plástica plástica  p µ dado por la τ  para que se inicie el flujo, y el coeficiente  pendiente  pendiente dτ dγ    . La relación que siguen los plásticos de Bingham es:

τ= τ0+ µ p γ  ,

donde:

τ= esfuerzo cortante aplicado τ0 = esfuerzo de fluencia o de deformación inicial γ = tasa de corte, dv/dy (gradiente de velocidad) µ p = viscosidad plástica El modelo de plástico de Bingham es aplicable al comportamiento de muchos fluidos de la vida real como plásticos, emulsiones, pinturas, lodos de perforación y sólidos en suspensión en líquidos o agua. Ley de Potencia: Es un modelo de dos parámetros para el cual la viscosidad absoluta disminuye a medida que la tasa de corte aumenta. La relación entre la tasa de corte y el esfuerzo de corte está dada por la siguiente ecuación:

τ = κ γ  n : índice de consistencia n: índice de comportamiento

n>1: Reoespesante n