Un fluido de perforación es un fluido compuesto por una mezcla de aditivos químicos que le proporcionan propiedades físico-químicas idóneas a las condiciones operativas, así como características determinadas para su eficaz funcionamiento

1. UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERIA PETROLERA
PROPIEDADES DE UN FLUIDO
DE PERFORACIÓN
FÍSICAS – REOLOGÍA – TIXOTROPÍA
FLUIDOS DE PERFORACIÓN (PET – 217)
UNIV. LUIS ADRIAN CHIPANA YUCRA
La Paz, marzo de 2015

2. Un fluido de perforación es un fluido compuesto por una mezcla de
aditivos químicos que le proporcionan propiedades físico-químicas
idóneas a las condiciones operativas, así como características
determinadas para su eficaz funcionamiento.
Fluido de Perforación

3.  Sacar los recortes de formación a superficie.
 Controlar las presiones de formación.
 No dañar las zonas productoras.
 Estabilizar las paredes de la formación.
 No dañar el medio ambiente.
Funciones específicas o básicas
Funciones Derivadas
 Sacar información del fondo de pozo.
 Formar una película impermeable en las paredes del pozo.
 Enfriar y lubricar la sarta de perforación.
 Mantener en suspensión los solidos.
 Evitar la corrosión de las herramientas.
 Transmitir energía mediante el TRP al fondo de pozo.

5. Para que estas funciones del fluido de perforación se efectúen
correctamente, es necesario realizar un control de las
propiedades físicas, reológicas y tixotrópicas del fluido de
perforación a la entrada y salida del mismo durante las
operaciones de perforación.

6. La densidad de un lodo es su peso por unidad de volumen del lodo
y tiene un efecto de suspensión sobre las partículas, es decir,
aumentando la densidad del lodo aumenta la capacidad de ascenso
de recortes que puede tener el lodo.
A su vez, la Presión Hidrostática ejercida por el fluido es
directamente proporcional a la densidad y la profundidad del pozo.
ρ� � =
� �
�� �
PH = , 5 ∗ ρ LPG ∗ TVD ft
PH = Gp ∗ TVD ft

7. BALANZA DE LODO

8. La presión de formación Pf es considerada normal cuando es
equivalente a la presión de una columna de agua salada con un
gradiente de 0.465 psi/ft en los otros casos se considera anormal o
subnormal:

9. Reología es la ciencia que trata de la deformación y del flujo de la
materia.
En el campo petrolífero se puede conocer la manera en que un
fluido fluirá bajo diferentes condiciones de presión, temperatura y
velocidad de corte, tomando medidas como:
• VISCOSIDAD
• PUNTO CEDENTE
• ESFUERZO GEL

10. En su sentido más amplio, la viscosidad se puede describir como la
resistencia al flujo de una sustancia.
Esta resistencia al flujo se define como la relación entre el esfuerzo
de corte y la velocidad de corte, que tienen comportamientos
diferentes para cada sustancia, así:
Viscosidad μ =
esfuerzo de corte τ
velocidad de corte γ
Esfuerzo de Corte (τ): Es la fuerza en el fluido que se opone al
flujo, mientras este se encuentra fluyendo. Es la fuerza requerida
para mantener la velocidad de corte.

11. Velocidad de Corte (γ): Es la velocidad a la cual una capa pasa por
delante de otra, así se tiene:
γ seg−1 =
V2 − V1
d
donde:
γ = Velocidad de Corte en segundos reciprocos.
V2 = Velocidad en la capa B (pies/seg)
V1 = Velocidad en la capa A (pies/seg)
d = Distancia entre A y B (pies)
Dentro de este parámetro se describen diferentes tipos, como ser:
 Viscosidad embudo (seg/qt o seg/l)
 Viscosidad efectiva (cP o mPa•seg)
 Viscosidad aparente (cP o mPa•seg)
 Viscosidad plástica (cP o mPa•seg)
 Viscosidad a baja velocidad de corte y Viscosidad a Muy Baja
Velocidad de Corte (LSRV) (cP o mPa•sec)

12. La viscosidad de embudo se mide usando el viscosímetro de Marsh.
La viscosidad de 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.

13. La viscosidad aparente está indicada por la indicación del
viscosímetro de lodo a 300 RPM (θ300) o la mitad de la indicación del
viscosímetro a 600 RPM (θ600).
La viscosidad efectiva (μe) de un fluido es la viscosidad de un fluido
bajo condiciones específicas. Estas condiciones incluyen la velocidad
de corte, la presión y la temperatura.
μ� =
θ600

14. La viscosidad plástica se describe generalmente como la parte de la
resistencia al flujo que es causada por la fricción mecánica. Y se la
calcula con la siguiente relación:
VP cP = θ600 − θ300
Un aumento de la viscosidad plástica puede significar un aumento en
el porcentaje en volumen de sólidos, una reducción del tamaño de
las partículas de los sólidos, un cambio de la forma de las partículas
o una combinación de estos efectos.
La viscosidad plástica es afectada principalmente por:
• La concentración de sólidos.
• El tamaño y la forma de los sólidos.
• La viscosidad de la fase fluida.
θ600
θ300

15. Es una medida de las fuerzas electroquímicas o de atracción en un
fluido. El punto cedente es la parte de la resistencia al flujo que se
puede controlar con un tratamiento químico apropiado.
Se calcula con la siguiente relación:
YP � ���2
= θ300 − ��
Los valores de viscosidad a baja velocidad de corte (6 y 3 RPM)
tienen un mayor impacto sobre la limpieza del pozo que el punto
cedente, además de proporcionar la suspensión de barita bajo
condiciones tanto dinámicas como estáticas.

16. La tixotropía es la propiedad demostrada por algunos fluidos que
forman una estructura de gel cuando están estáticos, regresando
luego al estado de fluido cuando se aplica un esfuerzo de corte.
La resistencia del gel formado depende de:
Es decir que cualquier cosa que fomenta o impide el enlace de las
partículas, aumentará o reducirá la tendencia a gelificación de un
fluido.

17. El esfuerzo de gel y el punto cedente son medidas de las fuerzas de
atracción en un sistema de fluido.
El esfuerzo de gel inicial mide las fuerzas de atracción estáticas,
mientras que el punto cedente mide las fuerzas de atracción
dinámicas.
Es una medida para expresar la alcalinidad o grado ácido de un lodo
de perforación. Si el pH ≥ 7 el lodo es alcalino y si el pH ≤ 8 el lodo
es ácido. El pH debe ser alcalino para evitar la corrosión.

18. El efecto es más pronunciado sobre los fluidos de emulsión inversa
que sobre los fluidos base agua.
Los fluidos base aceites y sintéticos se diluyen considerablemente
más en condiciones de altas temperaturas y se comprimen
perceptiblemente bajo presión. En cambio, los fluidos base agua son
fluidos hidráulicos casi perfectos.

19. De acuerdo a los valores que adquieran estos
parámetros, especialmente el valor de la
viscosidad, se pueden clasificar y distinguir
distintos tipos de fluidos y su posterior estudio
con modelos reológicos definidos.

20. De acuerdo al
Tipo de Base
Fluido Base
Agua
Fluido Base
Aceite
De acuerdo a su
comportamiento
de Flujo
Newtoniano
No
Newtoniano
En los lodos base agua, el agua
constituye el medio de suspensión
para los sólidos y es la fase
continua, haya o no petróleo.
Los lodos base aceite constituyen
una emulsión de agua en aceite, es
decir, una emulsión inversa donde
la fase dispersa es el agua y la fase
continua al igual que el filtrado, es
aceite.

21. Los fluidos Newtonianos son aquellos en los cuales la viscosidad
permanece constante para todas las velocidades de corte, a
condiciones de temperatura y presión constante. Son fluidos
Newtonianos:
• agua dulce
• agua salada
• aceite diesel
• aceites minerales
• sintéticos

22. Los fluidos no Newtonianos no muestran una directa proporción entre
el esfuerzo de corte y la velocidad de corte. La relación del esfuerzo
de corte y la velocidad de corte (viscosidad) varía con la velocidad de
corte y esta relación es llamada “viscosidad efectiva”. Estos son:
• Fluidos de Perforación
• Lechadas de Cemento
• Fluidos de Terminación y/o intervención, reparación

23. Los fluidos no newtonianos se clasifican en dos grandes grupos:
Fluidos
Dependientes
del Tiempo
Fluidos
Tixotrópicos
Fluidos
Reopécticos
Fluidos
Independientes
del Tiempo
Fluidos
Bingham-plásticos
Fluidos
seudo- plásticos
Fluidos Dilatantes

25. Para caracterizar cada una de estas curvas, es
necesario la aplicación de modelos reológicos
que propongan relaciones particulares entre el
esfuerzo y la velocidad de corte.
Un modelo reológico es una descripción de la relación entre el esfuerzo de corte y
la velocidad de corte.

26. Estos fluidos producen una línea recta como relación
entre la fuerza de corte y la velocidad de corte, pero
esta línea no pasa por el origen. Una fuerza de corte
finita es necesaria para iniciar el flujo. El valor de esta
fuerza de corte es llamada “Punto Cedente de
Bingham”
Se lo puede expresar matematicamente con la
siguiente ecuacion lineal:
τ = YP + VP ∗
γ

27. Este modelo trata de superar las deficiencias del modelo de
Bingham a velocidades de corte bajas. En esta ley las curvas de
esfuerzo de corte vs. Velocidad de corte pasan por el origen (como
en los fluidos newtonianos). Matemáticamente el modelo de Ley de
potencia se expresa como:
τ = � ∗ γ
Donde:
τ: esfuerzo de corte
γ : Velocidad de corte en segundos recíprocos
K: Índice de consistencia
n: índice de flujo o de ley exponencial
n < 1: El fluido es un fluido no newtoniano que disminuye su viscosidad con
el esfuerzo de corte.
n = 1: El fluido es un fluido newtoniano.
n > 1: El fluido es un fluido dilatante que aumenta su viscosidad con el
esfuerzo de corte (los fluidos de perforación no están incluidos en esta
categoría).

28. El modelo de Ley Exponencial modificada, o modelo de Herschel
Bulkley, puede ser utilizado para tomar en cuenta el esfuerzo
requerido para iniciar el movimiento del fluido (esfuerzo de
cedencia).
Este modelo puede aproximarse más al comportamiento reológico
verdadero de la mayoría de los fluidos de perforación.
Matemáticamente, el modelo de Herschel-Bulkley es el siguiente:
τ = τ0 + � ∗ γ
τ0 = Esfuerzo de cedencia o fuerza para iniciar el flujo
Donde:

29. DETERMINACION DE
LECTURAS
y = 11,407x0,3429
R² = 0,9917
0
20
40
60
80
100
120
-100 0 100 200 300 400 500 600 700

30. FUERZA GEL CON VISCOSIMETRO FANN
FUERZA GEL CON EL SHEAROMETRO