API RP 13D-2017
Reología e hidráulica de fluidos de perforación de pozos petroleros (SÉPTIMA EDICIÓN)

Estándar No.

API RP 13D-2017

Fecha de publicación

2017

Organización

API - American Petroleum Institute

Alcance

El objetivo de esta práctica recomendada (PR) es proporcionar una comprensión básica y orientación sobre la reología y la hidráulica del fluido de perforación para ayudar en la perforación de pozos de diversas complejidades, incluida la perforación de alcance extendido a alta temperatura/alta presión (HTHP). ERD)@ y pozos altamente direccionales. Los ingenieros de oficina y de pozos son el público objetivo de este documento. La complejidad de las ecuaciones proporcionadas es tal que un ingeniero competente puede utilizar programas simples de hojas de cálculo para realizar análisis. Dado que las ecuaciones utilizadas en este documento están limitadas por esta limitación de la hoja de cálculo, no se ofrecen soluciones numéricas más avanzadas que contengan múltiples subrutinas y macros. Esta limitación no sugiere que sólo los resultados obtenidos mediante los métodos de hoja de cálculo sean soluciones de ingeniería válidas. La reología es el estudio de la deformación y el flujo de la materia. Para este documento, la reología es el estudio de las características de flujo de los fluidos de perforación y cómo estas características afectan el movimiento de los fluidos. La discusión sobre reología en este documento se limita al flujo de líquido monofásico. Las propiedades reológicas afectan directamente las características del flujo y el comportamiento hidráulico. Se deben controlar las propiedades para que los fluidos de perforación realicen sus diversas funciones. Ciertas propiedades se miden en el sitio del pozo para su monitoreo y tratamiento y en el laboratorio para el desarrollo de nuevos aditivos y sistemas@ formulación para aplicaciones específicas@ y diagnóstico de problemas especiales. La medición de las propiedades reológicas también hace posible descripciones matemáticas del flujo de fluido en circulación, importantes para las siguientes determinaciones relacionadas con la hidráulica: a) calcular las pérdidas de presión por fricción en tuberías y anillos b) determinar la densidad circulante equivalente (ECD) del fluido de perforación en condiciones de fondo de pozo@ c) determinar los regímenes de flujo@ d) estimar la eficiencia de limpieza del pozo@ e) estimar las presiones de barrido/sobretensión@ y f) optimizar el sistema de circulación del fluido de perforación para mejorar la eficiencia de la perforación. Los conceptos de viscosidad@esfuerzo cortante@ y velocidad de corte son importantes para comprender las características de flujo de los fluidos. Se realizan mediciones específicas en fluidos para determinar parámetros reológicos en una variedad de condiciones. A partir de esta información, el sistema circulante puede diseñarse y evaluarse para lograr los objetivos deseados. La hidráulica de los fluidos de perforación implica presiones hidrostáticas@ pérdidas de presión por fricción@ capacidad de carga@ presiones de hisopo/sobretensión@ y densidades estáticas y circulantes equivalentes@ entre otras. Se incluyen modelos matemáticos que relacionan el esfuerzo cortante con la velocidad de corte y fórmulas para estimar la hidráulica del fluido de perforación. Los métodos de cálculo utilizados en este documento consideran los efectos de la temperatura y la presión sobre la reología y densidad del fluido de perforación. En este RP se utiliza el sistema de unidades habitual de EE. UU. (USC). Sin embargo@ se puede utilizar cualquier sistema consistente de unidades cuando así se indique@ como en el desarrollo de ecuaciones en la Sección 4. El término ??presión?? significa ??presión manométrica?? a menos que se indique lo contrario. NOTA ¿El término “unidades consistentes”? se refiere a un conjunto de unidades que no requiere un factor de conversión adicional para completar un cálculo. En el sistema internacional consistente de unidades (unidad SI)@ el tiempo se expresa en segundos (s)@ longitud en metros (m)@ masa en kilogramos (kg)@ fuerza en newtons (N)@ temperatura en grados Celsius (??@ y temperatura absoluta en kelvins (K). En unidades USC @ el tiempo se expresa en segundos (s) @ longitud en pies (ft) @ masa en libras masa (lbm) @ fuerza en libras fuerza (lbf) @ temperatura en grados Fahrenheit (? ?@ y temperatura absoluta en grados Rankine (??. Los factores incluidos en la Sección 3@ Tabla 2 permiten conversiones de unidades USC a unidades SI o de unidades SI a unidades USC. Los anexos A al F contienen ejemplos de cálculos para ilustrar cómo funcionan las ecuaciones contenidas en el documento se puede utilizar para modelar una muestra. Los procedimientos paso a paso no se incluyen para todos los casos; sin embargo, los resultados finales sirven como puntos de referencia para replicar casos dados.