LABORATORIO LABORATORIO #3 #3 LODO BENTONITICO ACTIVADO 1.-OBJETIVOS DE LA L A EXPERIENCIA EXPERIENCIA 1.1.- OBJETIVO GENERAL Elab Elabor orar ar de mane manera ra corr correc ecta ta un lodo lodo bent bentón ónic ico, o, y obse observ rvar ar como como vari varia a las las propiedades del lodo al agregar diferentes aditivos químicos.
1.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS •
• •
• •
Pesar Pesar cierta cierta cantid cantidad ad “x” de bentoni bentonita ta a la balanza, balanza, para sacar sacar la medida medida adecuada en la preparación del lodo. onocer qu! tipo de P" contiene el lodo. #gitar el agua, previamente mientras est$ en movimiento se le va agregando de manera suave los gramos de bentonitas %asta obtener un lodo deseado. onocer cada propiedad de los lodos bentóniticos. #gregar la cantidad exacta de soda caustica para obtener la densidad requerida
2.- INTRODUCCION En la presente pr$ctica, vamos a determinar cada uno de los pasos a realizar para la preparación de un lodo bentonítico densificado, determinaremos todas y cada una de sus propiedades y sacaremos datos de las mismas, y tendremos como conclusión el resultado de esta.
3.- MARCO TEÓRICO 3.1.- Bentn!t"
&a bentonita es una arcilla de grano muy fino 'coloidal( del tipo de montmorilonita que contiene bases y %ierro, utilizada en cer$mica. El nombre deriva de un yacimiento que se encuentra en )ort *enton, Estados +nidos. El tamao de las partículas es seguramente inferior a un -,-/ al del grano medio de la caolinita. El tipo m$s normal es la c$lcica. &a sódica se %inc%a cuando toma contacto con el agua. El %ierro que contiene siempre le da color, aunque existe tambi!n una bentonita blanca. Este tipo dar$ un me0or color en reducción que en la oxidación cuando se emplea en cuerpos de porcelana. Existen diversos tipos de bentonita que varían tanto en la plasticidad como en la dureza. Existen unas pocas, como la tierra de bat$n, que carecen totalmente de plasticidad. Es una arcilla muy pega0osa con un alto grado de encogimiento 'los enlaces entre las capas unitarias permiten la entrada de una cantidad superior de agua que en la caolinita( y tiene tendencia a fracturarse durante la cocción y el enfriado. Por ese motivo no conviene
traba0arla sola o como materia predominante de una masa. 1u gran plasticidad puede servir de gran ayuda a cuerpos del tipo porcelana. 2ambi!n ayuda a la suspensión del barniz.
APLICACIONES DE LA BENTONITA
En la industria petrolera ligada con agua para fabricar lodos de perforación En perforación de pozos para extraer agua, petróleo o gas natural, usada en la preparación de los lodos de perforación. En ingeniería civil y cementaciones, para sostenimiento de tierras, en forma de lodo bentonítico. En construcción, como material de sellado. En la elaboración de grasas lubricantes. En la elaboración de aromatizantes. En la transcripción in vitro a partir de 3&Ps de 4otavirus. #limentación animal para eliminación de toxinas de alimentos En %umanos se le atribuyen efectos desintoxicantes a nivel físico y no químico. En metalurgia la bentonita sódica y la bentonita calcica como aglutinante de la arena de cuarzo para fabricar moldes para fundición.
3.- PARTE EXPERIMENTAL 3.1.- MATERIALES 3.1.1.-BALANZA PARA LODOS
a) Definición y Usos
1e utiliza en la determinación de la densidad. 5ide los valores en las unidades6 &ibras por galón 'lpg7ppg(, &ibras por Pie 'pcf(, Peso específico 'sg( o 8ilogramo por m '8g9m(. b) Partes y funciones 1) Punto e a!oyo e "a ba"an#a.- 1irve como soporte o pedestal de equilibrio de la
balanza.
2) Una co!a rece!tora e $uestra e "oo.- Es el recipiente en que se contiene la 3) 4) 5) 6) 7)
muestra de un fluido a determinar su densidad. Una ta!a con orificio centra".- 1irve para evacuar el fluido remanente. Ni%e" e burbu&a.- Es la que me ayuda a equilibrar la balanza %asta que esta quede en el centro del visor para luego %acer la lectura de la densidad del fluido. Un bra#o con esca"a 'rauao.- :ue es el que lleva distintas escalas de lectura seg;n sean las unidades de traba0o. Un contra!eso es"i#ab"e.- 1irve para equilibrar la balanza y así poder determinar la lectura. Un rece!t(cu"o e !eri'ones.- 1irve para la calibración de la balanza.
3.1.2.- RO*+RO
3
4
5
2
6 1
a) Definición y Usos
Es un instrumento de laboratorio que se utiliza para medir la forma en que fluyen un líquido. 1e emplea para fluidos que no pueden definirse con un ;nico valor de viscosidad y por tanto requieren m$s par$metros que los que puede proporcionar un viscosímetro. Este mide la reologia del fluido. b) Partes y funciones 1),i"inro 'iratorio.- Es el que mantiene en movimiento el lodo gracias al
mecanismo de unión con la manivela de revoluciones. ) Resorte e restitución.- es el que aporta con una fuerza opositora al
movimiento vertical %acia arriba cuando se %a asentado el cilindro giratorio en el lodo. 3) Dia" e "ectura irecta.- Es un dispositivo ubicado en la parte superior del
reómetro, el que me permite leer los datos que me determina el reómetro acerca de las propiedades de viscosidad del lodo.
) Pa"anca !ocesionaora e %e"ociaes.- Es una parte del reómetro que me
permite regular o posesionar el tipo de velocidad a la lectura que quiero determinar6 como ser &<--, &-- y gel. /) *ani%e"a e re%o"ución.- Es el mecanismo con el cual agito el lodo para
determinar las lecturas en el dial de lectura. 0) Peri""as o siste$a e en'rana&es.- Es un instrumento mecanico utilizado para
transmitir potencia de un componente a otro dentro de una maquina, en este caso el reómetro.
3.1.3.- A2+ADOR 2
1
" De$!n!%!&n ' U(( Es un instrumento usado en el laboratorio de lodos, consiste de las paleta y una base, la función de este es agitar el lodo, el cual esta formado por sustancias. ) P"*te( ' F+n%!ne( =( Base.- Es una parte del mesclador el cual me sirve como sost!n del vaso contenedor, para así permitir el apoyo firme de este y permitir que las paletas %aga su traba0o. >( Paletas.7 Es aquella parte del agitador que permite aguitar las diferentes sustancias para así poder %acer el lodo.
3.1..-,a!su"a
Es un material de laboratorio, compuesta de porcelana, que se utiliza para la separación de mezclas, por evaporación y para someter al calor ciertas sustancias que requieren de elevadas temperaturas.
3.1./.-Pi!eta
1on instrumentos de vidrio que se usan para medir los líquidos con mayor exactitud. ?ienen en medidas de6 =ml, >ml, @ml y =-ml.
3.1.0.- aso conteneor
Es un recipiente que tiene la capacidad de almacenar cualquier tipo de fluido, en este caso de la experiencia &A3A.
3.1.4.-Probeta
Bnstrumento de laboratorio de vidrio, se emplea para medir el volumen de los líquidos.
3.1.5.- s!(tu"a
Bnstrumento de laboratorio que sirve para sacar las sustancias solidas de los recipientes que las contienen.
3.1.6.- Pa!e" P7
Es un con0unto de papel, el cual sirve para determinar el P" de una sustancia, cualesquiera sea, en este caso, E& &A3A.
3.1.18.- Ba"an#a Ana"9tica
Es un instrumento, el cual nos permite medir masas mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre dos pesos, gracias al g!nero de brazos iguales.
3.2.-REACTIVOS
Bentonita
A'ua
Soda Caustica
3.2.- DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA 3.2.1.-P*%e,!!ent( A //%% ,e "0+" "0*e0"* 22))) ,e )entn!t" "0!t"* 1/ !n +e0 e,!* DENSIDAD P4 VP PC 5 GEL !n!%!" P*e6"*"%!&n ,e , Primeramente pesamos la bentonita, pero antes de proceder al peso de la misma, %acemos la siguiente aclaración. 22gr--------350cc x-----------400cc x = 25.1 gr de bentonita
Entonces esa cantidad la determinamos pesando la en la balanza.
bentonita
olocamos agua en el vaso del agitador, mientras el agua est$ siendo agitada, agregamos la bentonita poco a poco. &uego de %aber agregado toda la bentonita al agua mientras esta se agitaba, esperamos un periodo de =- minutos para que se %omogenice la mezcla.
#ntes de proceder a %acer lodo bentónitico, tomamos en cuenta todo lo aprendido en los laboratorios anteriores. &uego de %aber obtenido una mezcla %omog!nea agitada por =- minutos, procedemos a medir la densidad ?p, Pc, P" y gel inicial.
&uego agregamos C cc de soda cautica mientras se sigue agitando.
D+R*2NAR L P7
El lodo siempre tiene que estar agit$ndose, para determinar el P", introducimos un papel tornasol a la mezcla, y el color que tome este, se lo compara con los colores tabulados y determinamos nuestro valor de P".
EN LA PRACTICA NOS DIO
PH= 9.
"ec%o esto procedemos a calcular la densidad del lodo, para lo cual usamos la balanza de lodo.
Primero pesamos el lodo en la copa receptora de la balanza, tomamos en cuenta las condiciones aprendidas en los laboratorios anteriores, las cuales nos va a permitir una lectura buena de la densidad del lodo.
ENTONCES PROCEDEMOS AL C7LCULO DE LA DENSIDAD DEL LODO 5 LOS DATOS OBTENIDOS FUERON LOS SIGUIENTES.
Densidad del lodo bentonitico: •
1.02 gr/cc
&uego procedemos al c$lculo de la ?p y el Pc, para el c$lculo de estas propiedades utilizamos el reómetro. • • •
•
Primeramente %acemos una lectura &<-&uego realizamos una lectura &-3espu!s determinamos las propiedades reológicas, como esD la ?p y el Pc con las siguientes formulas. alculamos el gel inicial # = L600 - L300
" = L300 - #$
1e realizó la experiencia y se obtuvieron los siguientes datos6
ALUMNOS <")"" L!!"n" C"(t* M"*!( Ce(6e,e( C*"!t E(=+et! Ae> R!%?"*, An0+ J*0e
Den(!,",
=.>
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A , "nte*!* 839/%% "0*e0"* /.9 " 1%% ,e (+%!&n /.29: ,e (," %"+(t!%" "0!t"* 2 !n. L+e0 e,!* P4 VP PC 5 GEL !n!%!".
3espu!s de %aber calculado las propiedades del lodo, procedemos a medir @-cc de lodo que est$ preparado, a este lodo agregamos -.@ cc soda c$ustica mientras se est$ agitando.
de
#l cabo de los > min de0amos de agitar el lodo y calculamos las propiedades como ?P, P, 3E1B3#3 F GE& y obtuvimos los siguientes datos6 # = L600 - L300
" = L300 - #$
1e realizó la experiencia y se obtuvieron los siguientes datos6
ALUMNOS M*+n D"@!, R!@e* D"n!e" Ve" G+(t"@ T!=+!("*" V!%t*
Den(!,",
=.>
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I
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D+R*2NAR L ALOR DL P: DL :2L+RADO
P$.- Esla alcalinidad del filtrado a la fenolftaleína y nos da una idea de la cantidad del ion %idroxilo y carbonatos que tiene el lodo. 1e determina de la siguiente manera6 1e toma un ml de filtrado en este caso agua con sal, agregar > a gotas de fenolftaleína, el indicador. El valor de Pf es la cantidad de ml de $cido gastado por ml de filtrado. • • • • •
-
#gregamos un ml de agua con sal gotas de fenolftaleína procedemos a agregarlo en una capsula. otamos que se torna de color morado. #gregamos $cido sulf;rico ml
RESULTADOS DE LA PRUEBA DE P$ DE LA SOLUCION AGUA SALADA El valor de Pf es igual a la cantidad de ml de $cido gastado por ml de filtrado pf =
mlde acido gastado mlde filtrado
Pf L va ser el $cido gastado Pf L -.H Deter$inar e" %a"or e" *f e" fi"trao
El 5f es la alcalinidad de filtrado al naran0a de metilo y nos da la idea de la cantidad del Bones arbonatos y *icarbonato que tiene el agua 'Puede ser cualquier fluido(D lo determinamos de la siguiente manera6
• • •
•
2omamos el filtrado y agregamos > a gotas de aran0a de 5etilo 5edimos ml de $cido sulf;rico #gregamos el $cido sulf;rico en la capsula donde est$ el aran0a de 5etilo con el agua salada 1e puede observar como se torna de color ro0o
.
El valor de 5f son los ml de $cido gastado por ml de filtrado. En laboratorio obtuvimos un dato de6 5fL=.@
DETERMINAR EL ION CLORO =ml de agua salada se agrega a la capsula #gregar > a gotas de cromato de potasio 'color amarillo( #gregar gota a gota el itrato de Plata %asta que el color sea ro0o • • •
l7 L
mlde NO 3 AG usados x Factor deconcentracionequivalente del NO 3 Ag ml defiltradousado
7
l L
2.2 ml x 10000 1 ml
l7 L>>---
M1i la concentración del A #g es -.->H el factor de concentración es =---ppm M1i la concentración del A #g es -.>H el factor de concentración es =----ppm
OBSERVACIONES En el presente laboratorio pudimos observar que al agregar soda caustica al lodo bentonitico este aumenta la viscosidad del lodo y %ace que aumente el p%. "emos utilizado los instrumentos de anteriores experiencias.
CONCLUSIONES En conclusión tenemos que podemos aplicar soda caustica al lodo bentonítico para dar mayor viscosidad y con esto mayor capacidad de acarreo de los recortes al lodo.
CUESTIONARIO
1. + e( " G*"@e,", E(6e%!$!%" C+ e( " GS ,e " Bentn!t"
&a gravedad específica es una medida relativa de la densidad de un elemento y depender$ de la concentración de masa por unidad de volumen de cada elemento. 3ic%a concentración de masa estar$ afectada por la estructura tridimensional molecular y n;mero m$sico de los $tomos. &a G1 de la bentonita es >.< 2. + %6(!%!&n =+!%" t!ene " Bentn!t" &as bentonitas son tambi!n llamadas Narcillas activadasN debido a su afinidad en ciertas reacciones químicas causada por su excesiva carga negativa. &os productos comerciales de bentonitas se clasifican en t!rminos generales como6 O 5ontmorilonitas6 #rcillas esm!cticas con una estructura de capas. El ión aluminio predomina en la estructura pero puede ser reemplazado por otro ión met$lico formando una gran variedad de minerales. O *entonita6 3escribe generalmente una arcilla compuesta esencialmente de 5ontmorilonita. O *entonita sódica6 Es una montmorilonita que se encuentra en forma natural y que contiene un alto nivel de iones de sodio. 1e %inc%a al mezclarse con el agua. 2ambi!n se conoce como Nyoming *entonitaN o Nestern *entonitaN. O *entonita c$lcica6 Es una montmorilonita en la que el catión intercambiable predominante es el calcio. o ex%ibe la capacidad de %inc%amiento de la bentonita sódica, pero tiene propiedades absorbentes. 2ambi!n es llamada N1out%ern, 2exas o 5ississippi *entonita”. . C+ e( " $+n%!&n ,e " S," C"+(t!%" &a función es intervenir en la reacción de saponificación, en la que se forman las sales inorg$nicas de la grasa q se est$ traba0ando 'palmitato de sodio, miristato de sodio...etc.(. &a soda c$ustica, especialmente cuando se usa para el control del p", la neutralización de $cidos residuales y usos similares, compite con otros $lcalis, especialmente con el carbonato de sodio 'ceniza de sosa(. &os factores comunes para seleccionar la soda c$ustica son su fuerte alcalinidad y su facilidad de almacenamiento y mane0o. I. C6"*e " ,en(!,", ,e 6*%t!%" %n " ,en(!,", te&*!%". Cn%+'". &a densidad en la pr$ctica nos dio la misma como esta en la teoría al agregar bentonita al agua este se convierte en lodo y al introducir químicos a la solución coloidal este puede aumentar su p" o disminuirla. En laboratorio los químicos utilizados %asta esta pr$ctica solo %an aumentado el p" y aumentar su viscosidad de la misma.
@. C& !n%!,e " Bentn!t" en " ,en(!,", ' " @!(%(!,", la bentonita incide en la densidad del lodo de perforación porque la gravedad especifica de la bentonita es mayor que la del agua con un promedio de >,< d$ndole mayor densidad a los lodos de perforación. &a viscosidad de los lodos de perforación aumenta debido a que la bentonita en presencia del agua, se %inc%a dando una masa voluminosa y gelatinosa ofreciendo resistencia a fluir. <. C+e( (n "( 6*6!e,",e( 6*!n%!6"e( ' (e%+n,"*!"( ,e " Bentn!t" Porque al mezclar la bentonita con el agua se dice que se %a preparado un lodo de perforación. &a principal razón para usar bentonita es para incrementar la viscosidad del lodo, permitiendo transportar efectivamente los detritos de roca a la superficie. K. P* =+ " e%"* )entn!t" %n e "0+" e(t" e ," @!(%(!,",
&a bentonita es un mineral del grupo de los silicatos de aluminio, que por la disposición de sus redes alternativa de sílice y al;mina dentro del cristal tiene la propiedad de absorber grandes vol;menes de agua, eso sirve en la industria del petróleo y tambi!n como absorbente, adem$s forma con el agua un sistema de gran plasticidad. # diferencia de otras arcillas, la *entonita posee propiedades muy especiales, particularmente la de %inc%arse en contacto con el agua, dando una m$s voluminosa y gelatinosa. H. P* =+ ," %nt* ,e $!t*", " )entn!t" " "0+" Porque la bentonita da estabilización a las paredes del pozo por que forma un recubrimiento delgado e impermeable contra la pared del pozo que no de0a filtrar agua en la formación geológica. J. Se *e=+!e*e 6*e6"*"* 1/// BBL ,e , (e0Hn " %n%ent*"%!&n ,e " 6*%t!%" ,e ( 6*,+%t( %+"nt( ("%( ,e )entn!t" ,e 1// LB %"," +n" +t!!"*" ' %+"nt( ("%( ,e 3/ LB ,e (," %"+(t!%" = **& =--- **&
=-- &* Q
QL =----- sacos de bentonita
= **&
- &*
=--- **&
Q
x L ---- sacos de 1oda caustica
=-. En B!@!" ,n,e (e en%+ent*"n ( '"%!!ent( ,e )entn!t". &a bentonita se extrae de varios yacimientos en la región cordillerana
UAGRM UNIVERSIDAD AUTONOMA “GABRIEL RENE MORENO” FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGÍA INGENIERIA PETROLERA
PRACTICO # 3 MATERIA:
FLUIDOS DE PERFORACION
GRUPO:
“P”
DOCENTE:
EGUE VERICOC!EA DENIS !UMBERTO
TEMA:
P"$%"%&'() * L+*+ B),+)','&+ A&,'%*+
SIGLA:
PET-216
CARRERA: ING. PETROLERA S%),% C"/0 1 * $,'" * 2415
CUESTIONARIO 1.- + (!0n!$!%" 0*"@e,", e(6e%!$!%" ' %+" e( " 0*"@e,", e(6e%!$!%" ,e " )entn!t" &a definición de gravedad específica o peso específico es la relación entre la densidad de una sustancia y la de otra. o
&a gravedad especifica de la bentonita esta alrededor de >,<.
2.- + %6(!%!&n =+!%" t!ene " )entn!t" Rxidos
ontenidos '/( IJ.I=I.J@ -.KH K.K< >.@ K.H@
1iA> #l>A 2iA> aA 5gA )e>A
Rxidos 5n 1A a>A T>A P>A@ PPB
3.- C+ e( " $+n%!&n ,e e>ten,e,* ,e )entn!t"( • • •
)locular o coagular sólidos coloidales Evitar la dispersión de los recortes #umentar el rendimiento de la bentonita
ontenidos '/( -.-> S-.= =.>@ -.KH -.->=.@
1e utiliza para aumentar el rendimiento de las arcillas bentoniticas en los fluidos de perforación base agua. #ct;a como floculante selectivo para aglomerar o coagular sólidos coloidales. Esto permite que el equipo de control de sólidos de superficie pueda eliminarlos con mayor eficiencia. 3isminuye la viscosidad con mayor velocidad de corte y permiten por consiguiente alcanzar velocidades de perforación mas alta y una me0or limpieza del pozo.
.- C+e( (n "( 6*6!e,",e( ,e " Bentn!t"(
3ureza6 =7> &a bentonita es un absorbente de filosilicatos de aluminio, en general impuros, arcillas que consiste principalmente de montmorillonita. "ay diferentes tipos de bentonitas, y sus nombres depende de los elementos dominantesD como el potasio, sodio, calcio y aluminio.
9.- En B!@!" ,n,e (e en%+ent*"n ( '"%!!ent( ,e Bentn!t"( Estos yacimientos se localizan en la zona del #*A 3E G#2#, en las formaciones eruptivas 1BE44# 3E G#2# y 1E44#2# 3E BU#4. &os yacimientos de *entonitas est$n en6
&a Paz oc%abamba Aruro %uquisaca Potosí 1anta ruz 3e &a 1ierra
