LABORATORIO N°5 PREPARACIÓN DE LODO BENTONITICO EXTENDIDO 1.-OBJETIVO GENERAL.Elaborar de manera correcta un lodo bentonitico extendido y conocer las propiedades, funciones y reacciones quimicas del mismo.
2.-INTRODUCCION. En la presente practica, vamos a determinar cada uno de los pasos a realizar para la preparacion de un lodo bentonitico, determinaremos todas y cada una de sus propiedades y sacaremos datos de las mismas, y tendremos como conclusion el resultado de esta.
3.-MARCO TEORICO. FLUÍDO DE PERFORACIÓN Es una mezcla heterogénea con una fase continua (agua, aceite, etc.), que en nuestro laboratorio fue agua, junto con otra fase discontinua que son los productos qumicos como la bentonita, que se le agregan al lodo para que este tenga propiedades y pueda cumplir ciertas funciones para poder realizar la perforaci!n de pozos productores de hidrocarburos.
DENSIDAD DEL LODO "a densidad o peso del lodo es el peso por unidad de volumen, es la propiedad m#s crtica de cualquier fluido de perforaci!n perforaci!n ya que con con ella se provee el control control primario del pozo. pozo. "a densidad densidad del fluido de perforaci!n debe ser ajustada de modo que la presi!n hidrost#tica de su columna dentro del pozo sea suficiente para equilibrar la presi!n de las formaciones expuestas (excepto cuando se perfora en bajo balance) y permita un margen de seguridad de $%% psi. &in embargo, si el sobre balance es excesivo podra podra ocurrir ocurrir atrapami atrapamiento ento diferenc diferencial, ial, da'o da'o de formaci! formaci!n n (invasi (invasi!n !n excesiva excesiva de fluido) fluido) o fractura fractura hidr#ulica (provocando pérdidas de fluido). "os agentes densificantes tpicos incluyen los minerales barita (& .$), dolomita (& $.*) y sales individuales para la formulaci!n de una salmuera particular.
VISCOSIDAD "a viscosidad se puede describir como la resistencia interna de un fluido a circular. Es una propiedad importante de los fluidos de perforaci!n.
VISCOSIDAD PLÁSTICA VP!
Es el aporte de resistencia al movimiento de partes del fluido, debido a la concentraci!n, tama'o y formas de las partculas de un s!lido que se encuentra en él. +n incremento de la concentraci!n de solidos resultara de un incremento en el valor de la viscosidad pl#stica. El valor de la viscosidad pl#stica es dado en centipoises (cps).
PUNTO CEDENTE PC! Es la parte de la resistencia al flujo causadas por las fuerzas de atracci!n entre partculas, esta fuerza atractiva son causadas por las cargas eléctricas sobre la superficie de las partculas dispersas en la fase fluida del lodo. El valor del unto -edente (pc) es dado lb/%% pie $
P" POTENCIAL DE "IDRÓGENO! El p0 es una medida de acidez o alcalinidad de una disoluci!n. El p0 indica la concentraci!n de iones hidronio 102345 presentes en determinadas disoluciones. En disoluci!n acuosa, la escala de p0 vara, tpicamente, de % a /. &on #cidas las disoluciones con p0 menores que 6 (el valor del exponente de la concentraci!n es mayor, porque hay m#s iones en la disoluci!n) y alcalinas las de p0 superiores a 6. &i el disolvente es agua, el p0 7 6 indica neutralidad de la disoluci!n. El p0 indica si el lodo es #cido o b#sico. "a mayora de los fluidos base acuosa son alcalinos y trabajan con un rango de p0 entre 6.8a //.8. -uando el p0 vara de 6.8 a 9.8, el fluido es de bajo p0 y cuando vara de 9.8 a //.8, es de alto p0.
#. INSTRUMENTOS UTILI$ADOS ara el presente laboratorio utilizamos los siguientes instrumentos: ;alanza de "odos.< Es un dispositivo para medir la densidad (el peso) de lodo, cemento u otro lquido o lechada. =ide los valores en las unidades: "ibras por gal!n (lpg
ilogramo por metro cubico (?gm 2) "a balanza para lodo se compone de un vaso para el lodo de volumen fijo con una tapa en un extremo de una barra graduada y un contrapeso en el otro extremo. +na pesa deslizante puede ser movida a lo largo
de la barra y una burbuja indica cuando la barra est# a nivel. "a lectura de la densidad se toma en el punto donde la pesa deslizante est# posicionada en la barra cuando est# a nivel.
artes y funciones •
• •
• •
•
• •
S%&%'() % *+,+ ) /%/(0)) + ++4+.-Este
viene como la balanza y
parte del estuche, adem#s de servir como base para para guardar a la misma. P(% ) +&%6% ) + ++4+.- &irve como soporte o pedestal de equilibrio de la balanza. U+ *%&+ ')*)&(%'+ ) 7)/('+ ) %%.-E/ el recipiente en que se contiene la muestra de un fluido a determinar. U+ (+&+ *% %'080*0% *)('+.- &irve para evacuar el fluido remanente. N09) ) ',+.
El Be!metro.< Es un instrumento que se utilizan para medir la forma en que fluye un lquido. Este instrumento se usa para medir la reologa de los fluidos. El re!metro permite someter a los fluidos a diferentes tipos de
deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Clgunas de las propiedades reol!gicas que determinaremos son: • •
"a viscosidad pl#stica (D.), se expresa en -ps. El unto cedente (-.) se expresa en lb/%%ft $
artes y funciones •
•
•
•
•
•
C00'% :0'+(%'0%.- Es el que mantiene en movimiento el lodo gracias al mecanismo de uni!n con la manivela de las revoluciones. R)/%'() ) ')/(0(*0<.- Es el que aporta con una fuerza opositora al movimiento vertical hacia arriba cuando se ha asentado el cilindro giratorio en el lodo. D0+ ) )*('+ 0')*(+.- Es un dispositivo ubicado en la parte superior del re!metro, el que permite leer los datos que me determina el re!metro acerca de las propiedades de viscosidad del lodo. P++*+ &%/)/0%+%'+ ) 9)%*0+)/.-Es una parte del re!metro que me permite regular o posesionar el tipo de velocidad a la lectura que quiero determinar c!mo ser "%%, "2%% y el M+09)+ ) ')9%*0<.
Cgitador.< Es un instrumento usado en el laboratorio de lodos, consiste de las paletas y una base, cuya funci!n es agitar el lodo formado por las sustancias a usar. artes y funciones •
B+/).-Es una parte del mesclador el cual me sirve como sostén del vaso contenedor, para as determinar el apoyo firme de este y permitir que las paletas hagan su trabajo.
•
P+)(+/.
que permite poder hacer el
agitar las diferentes sustancias para as lodo. Daso contenedor.< Es un recipiente que tiene la capacidad de cualquier tipo de fluido, en este caso de la "3F3.
almacenar experiencia
-apsula.< Es un material de laboratorio, compuesta de para la separaci!n de mezclas, por someter al calor ciertas sustancias que temperaturas.
porcelana, que se utiliza evaporaci!n y para requieren de elevadas
P0&)(+ :'+++ ) 1= 7. Es un instrumento volumétrico de laboratorio
que permite
medir la
alcuota de lquido con bastante precisi!n.
&uelen ser de vidrio.
B++4+ +na ;alanza granataria es un tipo de balanza muy sensible,
esto
decir que pesa cantidades muy peque'as y también es
utilizada
quiere para
determinar o pesar la masa de objetos y gases. Es muy utilizada en laboratorios como instrumento de
medici!n
auxiliar, ya que aunque su precisi!n es menor que la de una
balanza
analtica, tiene una mayor capacidad que ésta y permite
realizar
las
mediciones con m#s rapidez y sencillez, as como por su mayor funcionamiento.
P'%)(+ Gnstrumento de laboratorio de vidrio, se emplea
para medir el volumen de los
lquidos.
apel 0.< Es un tipo de papel que se usa en el laboratorio para determinar de manera cualitativa el p0 de las sustancias. Diene en forma de tiras delgadas cortadas en trozos o enrolladas en un dispensador, el cual trae un patr!n con las diferentes tonalidades con las que se puede comparar la coloraci!n que adopta el papel al mojarlo con la soluci!n en cuesti!n y determinar as el grado de acidez de la misma. Cs determinaremos si la soluci!n es #cida (cambia su color a rojo) o b#sica (cambia a color azul).
REACTIVOS UTILI$ADOS BENTONITA Es el material m#s importante dentro de la preparaci!n de lodos base agua. ;#sicamente es una arcilla (slico aluminato de) que sirve para
darle viscosidad al lodo base agua y un
buen control de filtrado su ravedad
Especifica aproximada es de $..
Crcilla de grano fino (coloidal) del tipo
de montmorilonita. Cumenta su volumen al
entrar en contacto con el agua, se
comporta como un gel cuando est# en
reposo y como un lquido con cierta
viscosidad cuando entra en movimiento.
EXTENDEDOR DE BENTONITA Cplicable en fluidos de perforaci!n base agua para incrementar la viscosidad.
-omo control de la reologia
osee un alto peso molecular
Cumenta la viscosidad de todas las bentonitas de
origen
natural.
rovee excelentes caractersticas reologicas a la
bentonita.
H#cil manejo.
Discosidad aparente de 28 a 2* cps.
5.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA PROCEDIMIENTO DE PREPARACION DEL LODO.esar cierta cantidad IJK de bentonita a la balanza de lodos para sacar la medida adecuada en la preparaci!n de lodos.
•
•
Cgitar el agua, previamente mientras esta en movimiento se le va agregando de manera lenta y suave los gramos de bentonita hasta obtener el lodo deseado.
•
-onocer qué tipo de 0 tiene el lodo
DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA.1.- C %% ml de agua, agregar $%lbbbl de bentonita. Cgitar durante /% minutos. =edir la Fensidad, 0, D y -. •
/gr. 28%cc.
rimeramente prepararemos el lodo y para eso es necesario pesar la bentonita. +tilizaremos la siguiente aclaraci!n:
En "aboratorio es igual a /lb. En "aboratorio es igual a /bbl. 20gr. -----------X
En campo
En campo
350cc.
-------------
400cc.
X = 22.85gr. De Bentonita.
Lenemos que pesar en la balanza $$.*8gr. ;entonita.
•
•
-olocamos agua en el vaso del agitador, mientras el agua est# siendo agitada, agregamos lentamente esta bentonita. Cgitamos durante /% minutos, para que se homogenice la mezcla.
Entonces procedimos al c#lculo de la densidad del lodo y obtuvimos: ρ L=1.02 gr / cc
"uego de haber obtenido una mezcla homogénea agitada por /% minutos, calculamos el p0 de lodo, para lo cual usamos un papel tornasol. En la pr#ctica se obtuvo un dato del valor del p0 de 9 El lodo siempre tiene que estar agit#ndose, para determinar el p0, introducimos un papel tornasol a la mezcla, y el color que tome este, se lo compara con los colores tabulados y determinamos nuestro valor de p0. pH =8
•
• • • •
0echo esto el re!metro. rimeramente en el 0acemos la lectura "uego realizamos la Fespués es la Discosidad
Fonde: D 7 "%% M "2%%
procedemos a calcular la reologa del "odo con re!metro homogeneizar el lodo. "%% lectura "2%% determinamos las propiedades reol!gicas como pl#stica y el punto de cedencia.
- 7 "2%% M D
TABULACION DE LAS PROPIEDADES REOLOGICAS Clumno
"%%
"2%%
D
-
ρ L
p0
E')/(% M+%+% S09++ S%'0+ V+070' O>+ C'0/( E/*+)'+ F')6 M):+' ?)6 B+):+/ F'+@0 G%7)4
/8 /8 /8 /8 /8 /8 /8
/2 /$ / /2 /2 / /$
$ 2 / $ $ / 2
// 9 /2 // // /2 9
/.%$ grcc
*
EXPERIENCIA N°2 ELAVORACION DE LODO BENTONITICO EXTENDIDO
C 28%cc del lodo anterior, agregar
(%. a / ml) de extendedor de bentonita
Cgitar $ minutos. 3bservar. =edir el 0, D y -. •
•
Fespués de haber ;ent!nitico, procedemos a C este lodo agregamos el
calculado las propiedades del lodo medir 28%cc del lodo que est# preparado. extendedor de bentonita.
"uego calculamos el p0 de lodo bentonitico activado, para lo cual usamos un papel tornasol. En la pr#ctica se obtuvo un dato del valor del p0 de 9. pH =7
TABULACION DE LAS PROPIEDADES REOLOGICAS DESPUES DE AGREGAR EL EXTENDEDOR DE BENTONITA A7%
L==
L3==
VP
PC
ρ L
&"
Nillian Oina Jimena &anchez Peddaly Cyma Nilson -opa Clicia -orma Nalter Crroyo 3scar Cmbar
$* $* $* 2% $9 2% 2%
$/ $% $/ $$ $% $/ $/
6 * 6 * 9 9 9
/ /$ / / // /$ /$
/.%$ grcc
6
USO DEL ARENOMETRO
C%7% /) &)) %/)'9+' ) + 80:. /)
*%7&%)
de un tubo de vidrio el que tiene escala parte inferior donde se puede leer el en Q de volumen, también cuenta con una indica =+F 0EBE (lodo hasta aqu) y otra dice NCLEB 0EBE (agua hasta aqu), el equipo un cilindro con malla de $%%
porcentual en la contenido de arena marca inferior que marca superior que adem#s completa mesh y un embudo.
P'%*)070)(% &e agrega el lodo hasta la marca (lodo hasta aqu) y se completa con agua hasta la marca (agua hasta aqu), se agita para formar una mezcla homogénea e inmediatamente se vierte la mezcla sobre la malla dejando limpio el tubo de vidrio con lavado de agua limpiaR de la misma forma se procede al lavado de la muestra s!lida que queda sobre la malla, posteriormente se invierte la posici!n del cilindro contenedor de la malla y se le coloca al embudo procediéndose al agregado de agua para lo que quedo retenido en la malla pueda caer sobre el tubo de vidrio y sea evaluado en forma de por ciento volumétrico.
PREGUNTAS. /.<
S@ué es la gravedad especfica, -ual es la
gravedad especifica de la bentonitaT "a gravedad especfica o densidad relativa es la proporci!n entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua. Es un valor adimensional. "a densidad el agua dulce es *.22 lpg. "a gravedad especfica de la bentonita es $.
$.< S@ué composici!n qumica tiene la bentonitaT "a bentonita tiene la siguiente composici!n qumica:
Ó0%/
C%()0% Ó0%/ !
C%()0%/ !
&i3$
9.%
=n
%.%$
Cl$32
/.98
&32
U%./
Li3$
%.6*
Oa$3
/.$8
-a3
6.6
>$3
%.6*
=g3
$.28
$38
%.%
%$He$32
6.*8
G
/2.8
2.< S-u#l es la funci!n del Entendedor de ;entonitaT
E())%' ) B)(%0(+
-omo control de la reologia, tambien se usan polimeros floculantes que permitenextender las propiedades de la bentonita y también flocular selectivamente los s!lidos perforados osee un alto peso molecular Cumenta la viscosidad de todas las bentonitas de origen natural rovee excelentes caractersticas reol!gicas a las bentonita Cplicable en fluidos de perforaci!n base agua para incrementar viscosidad H#cil manejo Discosidad aparente de 28 a 2* c
.<-ompare la densidad de practica con la densidad te!rica. -oncluya Fensidad te!rica: DATOS:
MA = Masa del agua
MB = Masa de la bentonita
ρ A = Densidad del agua
ρB Densidad de la Bentonita =
V A =Volumen del agua
V B =Volumendela Bentonita
ML = Masa del Lodo
ρ L= Densidad del Lodo V L =Volumen del Lodo
El volumen del agua utilizada es %%cc. 0aciendo el balance de materia se obtiene: M A + M B = M L ρ A∗V A + ρ B∗V B= ρ L∗V L
,
ρ A∗V A +¿ B∗V B =V B∗ ρ L +V A∗ ρ L
ρ L=
ρ L=
ρ A∗V A + ¿B∗V B V A + V B
1 gr / cc ∗400 cc + 2.6 gr / cc∗8.8 cc
ρ L=1.03
400 cc + 8.8 cc
gr cc
Fensidad del "odo Le!rica.
"a densidad obtenida en la pr#ctica fue:
donde B = !"B = 2.#
M B V B = ρB =
22.8 gr 2.6 gr / cc
=8.8 cc .
ρ L
1.02
=
gr cc
Fensidad del "odo ractica.
Conclusión.-
3btenemos a través de la pr#ctica un lodo de /.%$grcc y una densidad de lodo de /.%2 grcc en lo te!rico. Esta variaci!n se puede explicar por una mala calibraci!n en la balanza de lodos.
8.< S-!mo incide la bentonita en la densidad y la viscosidadT "a bentonita incide en la densidad del lodo de perforaci!n porque la gravedad especfica de la bentonita es mayor que la del agua con un promedio de $, d#ndole mayor densidad a los lodos de perforaci!n. "a viscosidad de los lodos de perforaci!n aumenta debido a que la bentonita en presencia del agua, se hincha dando una masa voluminosa y gelatinosa ofreciendo mayor resistencia a fluir. .< S-u#les son las propiedades principales y secundarias de la bentonitaT •
&uperficie especifica
•
Discosidad
• •
Clta plasticidad -apacidad de intercambio -ati!nico.
0idrataci!n e hinchamiento tixotropa 6.< Sor qué al mezclar la bentonita al agua se dice que se ha preparado un lodo de perforaci!nT •
orque al mezclar la bentonita con el agua se forma un lodo de perforaci!n, adem#s la bentonita tiene propiedades que hacen f#cil la mezcla con el agua, de esta manera podemos incrementar la viscosidad del lodo para que este circule por sistema superficial al fondo del pozo cumpliendo con sus funciones de transporte de los detritos de roca a la superficie, control de presiones de formaci!n, evitar el da'o a zonas productoras, sacar informaci!n desde el fondo del pozo, no causar corrosi!n a la herramienta, lubricar y enfriar la sarta de perforaci!n. *.< Sor qué al mezclar la bentonita con el agua, este le da viscosidadT "a bentonita aporta viscosidad al agua porque cuando esta arcilla entra en contacto con el agua penetra en las capas de silicios adyacentes, dando lugar a un hinchamiento de la arcilla, es decir, se produce una expansi!n de la arcilla pudiendo llegar esta separaci!n de l#minas a valores mayores a $% veces su volumen. 9.< Sor qué da control de filtrado la bentonita al aguaT orque la bentonita da estabilizaci!n a las paredes del pozo formando un recubrimiento delgado e impermeable que controla la pared del pozo y no deja filtrar agua en la formaci!n.
Es por ello que un buen lodo de perforaci!n permite la formaci!n de una costra (ca?e) resistente e impermeable.
"a bentonita aporta control de filtrado de lodo debido al aumento de viscosidad, ya que esta propiedad depende del tipo, tama'o y forma de solidos contenidos en el fluido. /%.<&e quiere preparar /%%% bbl de lodo segAn la concentraci!n de la pr#ctica de los productos, Scuantos sacos de bentonita de /%% lb cada una utilizara y cuantos sacos de $ lb de extendedor de bentonitaT FCL3&: DL 7 /%%% bbl (Dolumen total) =; 7 /%% lb por cada saco (masa de la bentonita) =E;7 $ lb (masa del extendedor de bentonita) -oncentraci!n 7 $$.*
lb bbl
&3"+-G3O &C-3& FE ;EOL3OGLC: $$.*
lb bbl
x /%%% bbl 7 $$*%% lb
/%% lb <<<<<<<<< / saco $$*%% lb <<<<< x sacos J 7 $$* &e utilizara $$* sacos de bentonita. &3"+-G3O EJLEOFEF3B FE ;EOL3OGLC $ lb
<<<<<<<<<<<< / saco
$$*%% lb <<<<< x sacos J 7 //%% &e utilizar# 6% sacos de extendedor de bentonita. //.
OBSERVACION ANALISIS.&e observ! que hubo un incremento en el p0 del lodo (de 6 a 9.8) esto significa un buen rendimiento y evita la corrosi!n de la herramienta.
CONCLUSIONES. C través de la experiencia se lleg! a determinar las diferentes propiedades de lodo bentonitico activado, usando los materiales de laboratorio.
-oncluyendo con la experiencia decimos que podemos aplicar soluci!n de soda caustica para aumentar la viscosidad del lodo y con esto aumenta la capacidad de acarreo de recortes a este.
