En la presente práctica, vamos a determinar cada uno de los pasos a realizar para la preparación de un lodo densificado. En la formulación de nuestro lodo utilizaremos la hematita como densificante. La hematita tiene propiedades especiales: es un mineral que tiene varios usos industriales; la variedad roja se usa como pigmento; es el principal mineral usado para la extracción de hierro; también t ambién se emplea como agente para pulido.
Formular un lodo densificado con hematita, incrementar su densidad manteniendo y aumentando el volumen final del lodo. Aprender el manejo del embudo embudo de March.
HEMATITA La forma mineral del óxido férrico [Fe2O3]. El mineral de hematita utilizado como material densificante en los lodos de perforación tiene una estructura cristalina similar a la de la mica y puede triturarse a un tamaño de partícula adecuado para utilizar en fluidos de perforación. Para comprobar el posible desgaste normalmente se realiza un ensayo de abrasión con la hematita, como prueba piloto de control de calidad. La hematita es un material más denso, con una gravedad específica mínima de 5,05 g/cm3, según las especificaciones API e ISO. El carbonato de calcio, de gravedad específica 2,7 a 2,8, es considerado material densificante, pero se utiliza más por su solubilidad en ácidos que para la densidad.
BENTONITA Un material compuesto por minerales de arcilla, principalmente montmorillonita con cantidades escasas de otros minerales del grupo de las esmectitas, utilizado uti lizado habitualmente
en
el
lodo
de
perforación.
La
bentonita
se
dilata
considerablemente si se expone al agua, lo que la hace ideal para proteger las formaciones de la invasión de los fluidos de perforación. La montmorillonita se
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forma cuando se alteran las rocas básicas, tales como la ceniza volcánica de las cuencas marinas. La bentonita es una arcilla formada esencialmente por silicatos de aluminio hidratados. Se caracterizan por poseer una elevada y activa superficie específica así como una gran capacidad de intercambio catódico. Su propiedad más importante es la de aumentar su volumen al entrar en contacto con el agua, comportándose como el gel mientras esta en reposo y como un líquido con cierta viscosidad cuando entra en movimiento. Esta particularidad es aprovechada en la perforación de pozos de petróleo pues impide que las tierras se petrifiquen y bloqueen la maquinaria cuando es necesario detener la perforación y además sirve de sustentación a las paredes del pozo.
LODO DENSIFICADO Un lodo que contiene material densificante comercial, tales como barita o hematita. La diferencia económica entre los lodos densificado y no densificado es el costo de reemplazar el material densificante conforme a las prácticas de control de sólidos utilizadas.
MATERIAL, INSTRUMENTO Y EQUIPO
DESCRIPCION
Bentonita
La bentonita es una arcilla de grano
muy
montmorillonita
fino que
del
tipo
contiene
bases y hierro. El tamaño de las partículas es inferior a un 0.03% al del grano medio de la caolinita. La sódica se hincha cuando toma contacto con el agua.es una arcilla muy pegajosa con alto grado de encogimiento.
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El oligisto, hematita o hematites Hematita
es un mineral compuesto de óxido férrico, cuya fórmula es Fe2O3 y constituye una importante mena de hierro ya que en estado puro contiene un 70% de este metal. A veces posee trazas de titanio (Ti), aluminio (Al), manganeso (Mn) y agua (H2O). Es la polimorfa α de Fe3O4, la magnetita.
Agua destilada
El agua destilada es aquella sustancia cuya composición se basa en la unidad de moléculas de H2O y ha sido purificada o limpiada mediante destilación.
Probeta
Una probeta es un recipiente graduado que se usa en los laboratorios de química para medir el volumen de los líquidos
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Vaso precipitado Un
vaso
precipitado
es
un
recipiente cilíndrico de vidrio borosilicatado fino que se utiliza muy
comúnmente
en
el
laboratorio.
Vaso contenedor
Es un recipiente que tiene la capacidad
de
almacenar
cualquier tipo de fluido, en este caso de la experiencia LODO.
Mezcladores
Nuestra mezcladora horizontal está diseñada para mezclar toda clase
de
polvos
y
permitir
adicionar líquidos hasta un 20 % tiempo
de
mezclado
(20
minutos)
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Balanza analítica Una balanza analítica está diseñada para medir pequeñas masas en un principio de rango menor del miligramo (y que hoy en día las digitales llegan hasta la diezmilésima de gramo: 0.0001 g o 0.1 mg.
La espátula es una lámina plana angosta que se encuentra adherida a un mango hecho de Espatula
madera, plástico o metal. Es utilizada principalmente para tomar pequeñas cantidades de compuestos o sustancias sólidas, especialmente las granulares. Esta herramienta es clasificada como los materiales de metal que residen en el laboratorio
La cuchara es usada como utensilio para transportar Cucharilla
productos hacia recipientes, revolver mezclas y retirar residuos. Puede cumplir las mismas aplicaciones de una espátula.
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Las jeringas son utilizadas para introducir pequeñas cantidades de gases o líquidos en áreas inaccesibles. Normalmente se la llena introduciendo la aguja Jeringa
en el líquido y tirando del émbolo. A continuación se coloca con la aguja hacia arriba y se presiona el émbolo para expulsar las burbujas de aire que hayan quedado, y posteriormente se introduce la aguja y se expulsa el líquido presionando el émbolo. El proceso de administrar una sustancia con una jeringa se llama inyección La balanza de lodos es un dispositivo para medir la densidad (el peso) de lodo,
Balanza de lodos
cemento u otro líquido lechado. Se compone de un vaso para el lodo de un volumen fijo con una tapa en un extremo de una barra graduada y un contrapeso en el otro extremo una pesa deslizante puede ser movida a lo largo de la barra y una burbuja indica cuando la barra está a nivel. Se utiliza en determinación de la densidad. Mide los valores en las unidades: libras por galón
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(lpg-ppg), libras por pie3 (pcf), peso específico (sg) o kilogramo por m3 (kg/m3).
El equipo de medición llamado Cono de Marsh para Viscosidad
viscosímetro de Marsh (Jarra y Embudo) es usado para la medición de rutina en el campo de la viscosidad Aparente del lodo de perforación. Muestra una medida aparente de las propiedades que puede contener el fluido de perforación con que se está trabajando
1. Pesar la masa de la bentonita y hematita
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2. Medir agua destilada
3. Una vez medida el agua se prende el mezclador
4. Introducir poco a poco la bentonita y a continuación la hematita.
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5. Dejar que se mezcle durante 15 min.
6. Una vez que se mezcla la bentonita con el agua introducimos la hematita y esperamos que se mezcle durante 5 min.
7. Sacar el lodo del mezclador poco a poco a un vaso
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8. Poner el lodo a la balanza de lodo
9. Sacar la densidad, con la balanza de lodos el cual obtuvimos como resultado 10 lpg
10. Sacar en la jeringa un volumen de lodo de 4,375ml
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11. Volver a pesar la hematita a 22,05gr para poder incrementar la densidad
12. Introducir la hematita nuevamente al mezclador
13. Nuevamente sacamos el lodo mezclado a la balanza de lodo
11
14. Sacar nuevamente la densidad que es 10,45 lpg
Con eso concluimos la elaboración del lodo densificado, ya que la densidad fue aumentada sin modificar el volumen total del lodo de un 10 lpg a 10,4 lpg
Manejo del Embudo Marsh Determina la viscosidad del fluido en un tiempo medido. Es el número de segundos requeridos para que un cuarto (946 ml) de lodo pase a través de un tubo de 3/16 pulgadas, colocado a continuación de un embudo de 12 pulgadas de largo y 6 pulgadas de diámetro en la parte inferior, acompañado de un tamiz fijo de malla 12, a una distancia de ¾ de pulgada del borde superior del embudo. El valor resultante es un indicador cualitativo de la viscosidad del lodo. Procedimiento: Llenar el embudo hasta la parte inferior de la malla con una cantidad de1.500 ml de nuestro lodo y se anota el tiempo que tarda en pasar 946 ml a través de él.
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Para ello debemos: 1. Mantener el embudo en posición vertical, tapar el orificio con un dedo y verter la muestra de lodo a través de la malla hasta que este llegue a la parte inferior de la malla.
2. Sostener firmemente el embudo sobre su jarra graduada con indicaciones de 946 cc (1/4 de galón).
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3. El lodo se debe llenar hasta la segunda línea de la jarra graduada
4. Una vez vaciado el lodo en el embudo de March se quita el dedo del diámetro inferior y controlamos el tiempo que tardara en llenar el lodo a la jarra graduada.
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5. El tiempo de llenado a la jarra graduada es de 49 seg, 1\4de galón 6. Sacamos nuevamente la densidad de ese lodo que es 10,8 lpg
Y de esa manera concluimos el manejo del embudo Marsh.
1. = + . + . 2. = + . + . 3. =
= 10 = 10,4 = 22,5 ⁄ = 350 = 1 ⁄
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. = 22,5
× 1 = 22,5 = 22,5 =
Despejamos . :
. =
22,5 1 = = 1,037 × = 0,025 21,7 42 . = 0,025 ×
350 = 8,75 1
Sustituyendo en la 1ra ecuación:
= + . + . = − . − . = 1 − 0,025 − . Despejando obtenemos la 3ra ecuación:
= 0,975 − . Sustituyendo la 3ra ecuación en la 2da:
= + . + . 1 × 10 = (. × 42) + (0,025 × 21,7) + (8,345 × (0,975 − (. )) 10 = 42. + 0,542 + 8,136 − 8,345. 10 = 33,655. + 8,678 10 − 8,678 = 33,655. . =
(10 − 8,678) 33,655
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. = 0,039 ×
350 = 13,65 1
Remplazamos el . En la 3ra ecuación:
= 0,975 − 0,039 = 0,936 ×
350 = 327,6 1
Para obtener la . Despejamos la ecuación = :
= × . = 42
× 42 × 0,039 = 68,796 = 68,796 1
= + . = + . . = 1 − . Sustituimos la 3ra ecuación en la 2da ecuación:
1 × 10,4 = (1 − . ) × 10 + 42 × . 10,4 = 10 − 10. + 42. 10,4 − 10 = −10. + 42. 0,4 = 32. . =
0,4 32
350 . = 0,0125 × = 4,375 1 = 1 − 4,375 = 0,9875 ×
350 = 345,625 1
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. = 0,0125 × 42
× 42 = 22,05 1
= + . = + . . = 1 + . Sustituimos la 3ra ecuación en la 2da ecuación:
( + . ) × = + . . (1 + . ) × 10,4 = 1 × 10 + 42 × . 10,4 + 10,4 . = 10 + 42. 10,4 − 10 = 42. − 10,4 . 0,4 = 31,6 . . =
0,4 31,6
350 . = 0,0126 × = 4,41 1 Reemplazamos el . En la 3ra ecuación:
350 = 1 + 0,0126 = 1,0126 × = 354,41 1 Obtenemos la . :
. = 0,0126 × 42
× 42 = 22,226 1
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Concluimos que para aumentar la densidad de nuestro l odo disminuimos el volumen total y aumentados la cantidad de densificante (hematita) adecuada. Para utilizar el embudo de Marsh (medidor de viscosidad) se debe controlar el tiempo y manejarlo según las indicaciones de las normas API. Recomendamos trabajar con cuidado y poniendo atención a los cálculos que se obtuvieron anteriormente, medir el agua y pesar la bentonita y la hematita con cuidado. Verificar que los equipos estén en adecuadas condiciones para su funcionamiento. Manejar cuidadosamente los equipos de laboratorio.
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