LODOS AGUA- BENTONITA

¿Qué es una suspensión?

Las suspensiones son mezclas heterogéneas formadas por un sólido en polvo (soluto) o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio líquido o gaseoso (fase dispersante o dispersora). Cuando uno de los componentes es agua y los otros son sólidos suspendidos en la mezcla, son conocidas como suspensiones mecánicas.

¿Qué es una arcilla? Defina los tipos de arcillas.

Las arcillas son aquellas substancias terrosas formadas principalmente por silicatos alumínicos con materia coloidal y trozos de fragmentos de rocas, que generalmente se hacen plásticas cuando están húmedas; las que absorben agua fácilmente se les llama hidrofílicas y las que no absorben agua (cálcicas), se les denomina hidrofóbicas.

La arcilla no es un mineral sino un agregado de minerales y de substancias coloidales que se han formado mediante la desintegración química de las rocas alumínicas. Está compuesta principalmente por sílice, alúmina y agua; conteniendo también otras substancias como fragmentos de rocas, de óxidos hidratados de hierro, álcalis y materiales coloidales. En esencia los minerales de la arcilla son silicatos de aluminio. Los constituyentes químicos esenciales de los minerales de la arcilla varían no sólo en cantidad sino también en el modo en que se combina o se presentan en los diferentes minerales. Los minerales arcillosos más importantes se encuentran en el grupo de las caolinitas y de las montmorilonitas.

Entre las arcillas usadas en la perforación tenemos:

Arcillas para Agua Dulce:

Bentonita Sódica: Es una arcilla de granos finos que contiene un porcentaje mínimo del 85% de montmorillonita. Es la única arcilla que se usa en lodos base agua (dulce). Este tipo de Bentonita es de alto rendimiento, el rendimiento de 100 bbls/ton, equivale a una concentración de 20 lbs/bbl. Por lo tanto, una Bentonita con este rendimiento permite preparar 5 barriles de lodo de 15 cps, por cada saco de 100 lbs.

La Bentonita se usa en los fluidos base agua, particularmente en los sistemas lignosulfonatos, para lograr los siguientes propósitos:

Reducir la perdida de agua mediante la formación de un revoque liso, delgado, de baja permeabilidad y altamente compresible.

Mejorar la capacidad de limpieza y suspensión del fluido.

Bentonita Cálcica: La mayoría de las arcillas de formación son sódicas y pueden ser convertidas a cálcicas mediante el agregado de cal. La Bentonita cálcica no absorbe suficiente agua para hincharse y dispersarse. Su rendimiento es de 45 a 65 bbls/ton en agua fresca. Una concentración de 40 lbs/bbl da una viscosidad Marsh aproximada de 36 seg. ¼ galón. El rendimiento de todo tipo de arcilla se puede mejorar mezclándola con un polímero orgánico, que puede ser un poliacrilato y/o una poliacrilamida. Esta mezcla se conoce con el nombre de Bentonita beneficiada o arcilla peptizada.

Arcillas para agua salada:

Atapulguita: Es un producto natural que tiene una estructura en forma de aguja y puede tener hasta 20% de impurezas en la forma de cuarzo, calcita o dolomita. La atapulgita no se hincha ni dispersa en agua dulce como la bentonita, como tampoco forma revoques de calidad por su estructura en forma de aguja, por lo tanto no controla filtrado. La atapulgita posee únicamente capacidad de suspensión y no es afectada en una forma adversa por la presencia de sales disueltas Cuando el agua que se usa para preparar el fluido contiene una concentración de sal mayor de 35000 p.p.m., las arcillas para agua dulce son incapaces de hidratarse y de dar la viscosidad y gelatización deseada.

La concentración requerida para lograr una buena limpieza de hueco es de 5-20 lb/bbl, dependiendo de la densidad del fluido.

Sepiolita: Es un tipo de arcilla para agua salada más resistente a las altas temperaturas que la atapulgita, al igual que la atapulgita no controla filtrado y requiere fuerte agitación mecánica para desarrollar viscosidad.

Arcillas para Aceite:

Organofílica: Estas arcillas son capaces de desarrollar buenos geles en sistemas base aceite. Mediante un proceso de intercambio catiónico, la arcilla, que es hidrofílica, reacciona con sales de amina, formando un producto que se dispersa en aceite. Este tipo de arcilla requiere la ayuda de un activador polar para lograr su mayor rendimiento. Precipita al contacto con el agua.

Estados de asociación de las partículas de arcillas

Los principales estados de asociación de las partículas de arcilla en los fluidos de perforación son:

Estado Agregado.

Los minerales de arcilla como ya lo fue analizado se disponen a maneras de láminas como mazos de barajas. La figura 1 muestra un estado agregado.

Estas láminas pueden ser separadas con agitación mecánica y por hidratación y dispersión de las láminas. Esto incrementará el área superficial expuesta, aumentando la viscosidad del sistema.

FIGURA 1 ESTADO AGREGADO DE LAS ARCILLAS

FUENTE: Manual de Educación Continua – Halliburton

Estado disperso.

El estado disperso es el resultado de la subdivisión de las láminas del mineral mediante la aplicación de fuerzas mecánicas o por hidratación de las láminas. Como se indicó el área superficial va a incrementar de una manera considerable, constituyendo esto un estado disperso. La figura 2 ilustra un estado de dispersión.

FIGURA 2 ESTADO DISPERSO DE LAS ARCILLAS

FUENTE: Manual de Educación Continua – Halliburton

En condiciones estáticas las láminas se congregan en grupos, desarrollando lo que se conoce como fuerza de gel. Las caras cargadas de forma negativa se atraen con los bordes cargados positivamente.

Estado floculado.

Un sistema se puede describir como floculado cuando se desarrollan fuerzas netas de atracción entre las partículas de arcillas, mediante estas fuerzas de atracción así creadas las partículas de arcilla se asocian formando una estructura suelta. Tanto una arcilla agregada o dispersa puede ser floculada o desfloculada. En el estado floculado se incrementa la asociación

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