PREPARACIÓN DE LODO

LABORATORIO LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION

Practica 1

PREPARACIÓN DE LODO 1. OB OBJE JETI TIVO VO..-

Aprender a preparar y dosificar un lodo para obtener una densidad teórica o deseada a partir de requerimientos experimentales. 2.

INVESTIGACIÓN.2.1. BENTONITA.-

Es una una roca roca comp compue uest sta a es esen enci cial alme ment nte e por por mine minera rale less del del grup grupo o de las esmectitas, independientemente de cualquier connotación genética. Los Los crit criter erio ioss de clas clasif ific icac ació ión n util utiliza izado doss por por la indu industr stria ia se basa basan n en su comportamiento y propiedades fisico-químicas; así la clasificación industrial más aceptada establece tipos de bentonitas en función de su capacidad de hinchamiento en agua: • • •

Bentonitas altamente hinchables o sódicas Bentonitas poco hinchables o cálcicas Bentonitas moderadamente hinchables o intermedias

El término fuller'earth, también conocidas en español como tierras de batán, los ingleses lo usan para denominar a arcillas arc illas constituidas fundamentalmente por por mont montmo mori rill llon onit ita a con con Ca como como catió catión n de cambi cambio, o, mien mientr tras as que que los los americanos se lo dan a arcillas paligorskíticas. A las bentonitas cálcicas que los ingleses denominan fuller'earth los americanos las llaman bentonitas no hinchables. Otras clasificaciones se basan en criterios distintos, así, por ejemplo, en USA se utili utiliza za el térmi término no "Ben "Bento toni nita tass del del Sur" Sur" (Sou (South thern ern Bento Bentoni nites tes)) como como equivalentes de bentonitas cálcicas, ya que la mayor parte de la bentonita cálcica norteamericana se explota cerca del Golfo de México, denominándose denominándose "bentonita tipo Wyoming" a las bentonitas sódicas

2.1.1.

TRATAMIENTOS.-

En ocasiones se procede a someter a las bentonitas a procesos físicos y químicos que tienen por objeto potenciar algunas al gunas de sus propiedades para determinadas aplicaciones industriales. Desde el punto de vista industrial tienen tienen gran gran import importanc ancia ia los proces procesos os destin destinado adoss bien bien a modifi modificar car las propiedades de superficie del mineral mediante tratamientos de distinta natualeza (tratamiento ácido, térmico, o de pilarización) o bien a modificar el quimismo del espacio interlaminar. El tratamiento ácido produce la destrucción del mineral por disolución de la capa octaédrica, generando silice silice amorfa amorfa proced procedent ente e de la capa capa tetraéd tetraédric rica a lo cuan cuan conlle conlleva va un considerable incremento de la superficie específica. Así mismo, aumentan la capa capaci cida dad d de inte interc rcam ambi bio o ióni iónico co y la acti activi vida dad d cata catalí líti tica ca.. La Lass variaciones en el tipo de arcilla (granulometría y mineralogía) y en el tipo y grado de acidulación (tipo de ácido, temperatura, tiempo de contacto, proporción de arcilla, etc.) darán lugar a diferentes productos con diversas propiedades.


Igualmente, se puede efectuar una activación sódica, sobre bentonitas cálcic cálcicas, as, tratánd tratándola olass con carbona carbonato to cálcico cálcico,, para para obtener obtener benton bentonita itass sódicas. Nortea Nort eamé méri rica ca,, Euro Europa pa y Japó Japón n son son los los prin princi cipa pale less prod produc ucto tore ress de bentonitas activadas. Si los cationes de cambio inorgánicos de una esmectita son sustituidos por cation cationes es orgáni orgánicos cos de cadena cadena larga larga tipo compue compuesto stoss tetraam tetraamon onio io o alkilamina, a esta arcilla se la denomina arcilla organofílica. Las arcillas natur naturale aless son organo organofób fóbica icas; s; sin embarg embargo, o, cuando cuando son modifi modificad cadas as orgánicamente presentan afinidad por las moléculas orgánicas; por ello tienen importantes aplicaciones como adsorbentes de residuos orgánicos. Además son hidrofóbicas, adecuadas para su empleo en la fabricación de pinturas, como gelificantes de líquidos orgánicos, en lubricantes, etc. El uso de la hectorita como base para las arcillas organofílicas está muy extendido, ya que esta esmectita da un producto de alto poder gelificante en sistemas altamente polarizados. En 1970 comenzó a funcionar por primera vez en Houston (Texas) una planta de fabricación de montmorillonita sintética. Se trata, en realidad, de un interestratificado al azar ilita/montmorillonita. El material se vende para para catális catálisis is en cracki cracking, ng, hidrog hidrogena enació ción/ n/des deshid hidrog rogena enació ción, n, y como como componente en catalizadores hidrotratantes. Posee un área superficial de 110-160 m2/g, y una capacidad de cambio entre 150 y 160 meg/g. También También se fabrica fabrica hectorita hectorita sintética sintética en el Reino Unido, Unido, que se comercializa con el nombre de Laponita. Es, evidentemente, más pura que el material natural y se destina a los mismos usos que la bentonita sintética

2.2.

BARITINA.-

Propiedades generales: Fórmula química : BaSO4 Clase : Sulfatos Subclase : Sulfatos anhidros Grupo : Baritina Etimología : De la palabra griega que significa "pesado" en alusión a su gran peso específico. Cristalografía: Sist Sistem ema a y clas clase e : Orto Ortorr rróm ómbi bico co 2/m2 2/m2/m /m2/ 2/m m Grupo espacial : Pnma a = 8.87 Å, b = 5.45 Å, c = 7.14 Å; Z = 4. Líneas de DRX(intensidades) d´s: 3.90(6) - 3.44(10) - 3.32(7) - 3.10(10) 2.12(8) Propiedades físicas: Colo Co lorr : Var Varia iabl ble e pre predo domi min nando ando el bla blanc nco o y el el pard pardo o ten tenue ue.. Raya : Blanca. Brillo : Vítreo a perlado.


Dureza : 3 a 3.5 Densidad Densidad : 4.50 g/cm3 Óptica Óptica : Biáxic Biáxico o posi positivo tivo,, relie relieve ve mod moderad erado o y líneas líneas de exfo exfolia liació ción n marcadas. Otras: Química : Con Contiene 6 65 5.7% de de Ba BaO O y 34.3% de de SO SO3. Ins Insoluble en en ácidos, únicamente atacable por sulfúrico concentrado cuando se presenta en polvo. Presen Presentac tación ión : En En masa masass granu granudas das,, fibr fibrosa osass o compac compactas tas y meno menoss frecuentemente en formas estalactíticas o nodulares. Normalmente en cristales rómbicos tabulares, unidos por por la base base (agre agrega gad do en libr libro) o) y otra otrass form formas as variadas. Génesis : Mi Mineral ral hi hidroterm ermal, ga ganga de de m mu uchas menas metá etálica icas, especialmente de Pb. También como cemento de muchas areniscas.

3. PROC PROCED EDIM IMIE IENT NTO. O.--

Preparación de lodo: 1. Se procedió a calcular la masa correspondiente de bentonita para obtener un lodo de densidad 1,035 [g/cm 3], con un volumen de agua igual a 800 [cm3]. 2. Se peso la masa necesaria de bentonita. 3. Se midió el volumen requerido de agua 4. Se mezclaron ambos ingredientes en una licuadora. Densificación del lodo: 5. Se reali realiza zaro ron n los los cálcu cálculo loss para para deter determi mina narr la masa masa nece necesa sari ria a del del densificante (Baritina), y obtener así la nueva densidad deseada par un lodo 2, de 1,1 [g/cm3]. 6. Se mezclo el lodo 1 con la masa ya determinada de Baritina, en la licuadora, obteniéndose así el lodo 2

4. TRAT TRATAM AMIEN IENTO TO DE DAT DATOS OS..4.1. Preparación Lodo 1.-

Con los datos iniciales de partida: d = 1,035 [g/cm3] VL = 800 [cm3]

Datos bibliograficos: dL = 1,0 [g/cm3] dS = 2,3 [g/cm3] Incógnitas a determinar: VS =? mS =? Aplicando un balance de materia se tiene:

LABORATORIO LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION V S

=

V S

=

V L

d − d L d S

800

−

d

1.035 − 1.0 2.3 − 1.035

VS = 22.538 [g] Aplicando la definición de densidad se tiene: d

m =

⇒

V

m S

=

d S ⋅ V S

mS = 50.9 [g] Con Co n es esto toss dato datoss se proc proced edió ió a prep prepar arar ar el lodo lodo 1, con con las las sigu siguie ient ntes es características: Tabla I Lodo 1 LODO 1 DENSIDAD VH2O mH2O VBENTONITA mBENTONITA VTOTAL mTOTAL

4.2.

1,035 800 800 22,54 50,9

3

[g/cm ] 3 [cm ] [g] 3 [cm ] [g] [cm ]

822,54 850,9 [g] Fuente: elaboración propia

Densificación del Lodo 1.-

La densidad deseada es: d2 = 1,1 [g/cm3]

La masa necesaria de baritina para densificar un volumen de lodo 1 igual a V 1 = 500 [cm3], es igual a: m S

=

m S

=

GE S

4,2

d 2

−

d 1

d S

−

d 1

V 1

1.1 − 1.035 4.2 − 1.1

500

mS = 44.3 [g] Finalmente se tiene un lodo 2 de las siguientes características: Tabla II Lodo 1

LABORATORIO LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACION LODO 2 DENSIDAD VBARITINA mBARITINA V2 m2

5.

1,1 10,55 44,3

3

[g/cm ] [cm ] [g] 3 [cm ]

510,55 561,8 [g] Fuente: elaboración propia

CUESTIONARIO.-

Calcular la presión normal que se espera encontrar a las profundidades de 1809 y 2500 [m] en un pozo suponiendo que el gradiente de presión normal es de 0,104 [(kg/cm2)/m], y si se utiliza un lodo de 1,25 [g/cm 3] de densidad a esas profundidades. ¿Cuál será la presión diferencial en cada caso? 1er punto a 1809 [m]: La presión de formación será: PF = Gr * Prof PF = 0,104 (Kg/cm2)/m * 1809 m •

PF = 188.136 [Kg/cm2] La presión hidrostática será: PH = g * ρ * h PH = 9,81 m/s2

100cm 1m

* 1,25 g/cm3 * 1809 m

100cm 1m

PH = 221 828 625, 0 [g/cm s ] * 1.0197E-6 2

PH = 226,202 [kg/cm2] La presión diferencial será: ΔP = PH - PF ΔP = 226.202 226.202 – 188.136 188.136 ΔP = 38.066 [kg/cm2]

“a favor de la presión hidrostática”

2do punto a 2500 [m]: La presión de formación será: PF = Gr * Prof PF = 0,104 (Kg/cm2)/m * 2500 m PF = 260 [Kg/cm2] •

La presión hidrostática será: PH = g * ρ * h PH = 9,81 m/s2

100cm 1m

* 1,25 g/cm3 * 2500 m

PH = 221 828 625, 0 [g/cm s ] * 1.0197E-6 PH = 312,602 [kg/cm2] 2

100cm 1m


La presión diferencial será:

ΔP = PH - PF 312.602 – 260.0 260.0 ΔP = 312.602 ΔP = 52.602 [kg/cm2] “a

favor de la presión hidrostática”

PREPARACIÓN DE LODO

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