Lodo Bentonitico Activado

FLUIDOS DE PERFORACION - LABORATORIO

LODO BENTONITICO ACTIVADO 1.-OBJETIVOS:

1.1.-OBJETIVOS GENERALES 

Determinar la la preparación del lodo bentónico activado

1.2.-OBJETIVOS ESPECIFICOS  

Determinar densidad,PH,viscosidad densidad,PH,viscosidad plástica y punto cedente de lodo bentónico activado Observar la variación de las propiedades anteriores, cuando añadimos soda caustica al lodo inicial.

2.-FUNDAMENTO TEORICO.-

PRODUCTO QUÍMICOS UTILIZADOS.LODO.-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 químicos como la bentonita, que se le agregan al lodo para que este tenga propiedades y pueda cumplir ciertas funciones para poder realizar la perforación de pozos productores de hidrocarburos. BENTONITA.- Es el material más importante dentro de la preparación de lodos base agua. Básicamente es una arcilla (sílico aluminato) que sirve para darle viscosidad al lodo base agua y un buen control de filtrado su Gravedad Especifica aproximada es de 2.6. SODA CAÚSTICA.-Este producto es utilizado para control del PH en fluidos de perforación de esta forma se obtiene el ambiente alcalino necesario para la dispersión de las arcillas y la completa co mpleta disociación iónica de los dispersante y algunos polímeros. Al mantener un alto PH se ayuda a controlar la corrosión de las herramientas de perforación. VISCOSIDAD PLÁSTICA(VP).-es el aporte de resistencia al movimiento de partes del fluido, debido a la concentración, tamaño y formas de las partículas de un sólido que se encuentra en él. Un incremento de la concentración de solidos resultara de un incremento en el valor de la viscosidad plástica. El valor de la viscosidad plástica es dado en centipoises (cps). INGENIERIA PETROLERA

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PUNTO CEDENTE (PC).-Es la parte de la resistencia al flujo causadas por las fuerzas de atracción entre partículas, esta fuerza atractiva son causadas por las cargas eléctricas sobre la superficie de las partículas dispersas en la fase fluida del lodo. El valor del Punto Cedente (pc) es dado lb/100 pie2 PH.-El PH es una medida de la acides o alcalinidad de una solución. El PH indica la concentración de iones hidronio (H3O+) presentes en determinadas sustancias. Se define como logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones hidrogeno. Esto es:

PH= -log [H+] PH > 7 solución básica PH < 7 solución acida PH = 7 solución neutra (agua destilada) DENSIDAD.-Es la relación de una unidad de masa de cuerpo respecto a su volumen. Las unidades de densidad más utilizada son los gr/cc o gr/ml y lb/gal.

3.- INSTRUMENTO UTILIZADOS.Los instrumentos que se utilizaron para la realización de la práctica son: Balanza (para pesar la masa en gramo)  Balanza de lodos  Probeta  Pipeta de 2ml.  Cronometro  Agitador y baso metálico  Indicador de PH, papel tornasol o peachimetro amarillo  Espátula  Reómetro o viscosímetro Rotacional 

De los cuales describiremos de forma más detallada.

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3.1.-BALANZA PARA LODOS

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DEFINICION Y USOS: Se utiliza en la determinación de la densidad. Mide los valores en las unidades: Libras por galón (lpg-ppg), Libras por Pie3 (pcf), Peso específico (sg) o kilogramo por m3 (kg/m3).

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PARTES Y FUNCIONES: a)Punto de apoyo de la balanza.-Sirve como soporte o pedestal de equilibrio de la balanza. b)Una copa receptora de muestra de lodo.-Es el recipiente en que se contiene la muestra de un fluido a determinar su densidad. c)Una tapa con orificio central.-Sirve para evacuar el fluido remanente. d)Nivel de burbuja.-Es la que me ayuda a equilibrar la balanza hasta que esta quede en el centro del visor para luego hacer la lectura de la densidad del fluido. e)Un brazo con escala graduado.-Que es el que lleva distintas escalas de lectura según sean las unidades de trabajo. f)Un contrapeso deslizable.-Sirve para equilibrar la balanza y así poder determinar la lectura. g)Un receptáculo de perdigones.-Sirve para la calibración de la balanza.


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3.2.-REOMETRO 3

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6 1



DEFINICIÓN Y USOS : Es un instrumento de laboratorio que se utiliza para medir la forma en que fluyen un liquido. Se emplea para fluidos que no pueden definirse con un único valor de viscosidad y por tanto requieren más parámetros que los que puede proporcionar un viscosímetro. Este mide la reologia del fluido.



PARTES Y FUNCIONES: 1) Cilindro giratorio.-Es el que mantiene en movimiento el lodo gracias al mecanismo de unión con la manivela de revoluciones. 2) Resorte de restitución.-Es el que aporta con una fuerza opositora al movimiento vertical hacia arriba cuando se ha asentado el cilindro giratorio en el lodo. 3) Dial de lectura directa.- 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. 4) Palanca posicionadora de velocidades.-Es una parte del reómetro que me permite regular o posesionar el tipo de velocidad a la lectura que quiero determinar: como ser L600, L300 y gel. 5) Manivela de revolución.-Es el mecanismo con el cual agito el lodo para determinar las lecturas en el dial de lectura. 6) Perillas o sistema de engranajes.-Es un instrumento mecánico utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina, en este caso el reómetro.


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3.3.-AGITADOR.Es un instrumento eléctrico utilizado para mezclar los componentes químicos para la preparación de fluidos de perforación, simulando a la vez el efecto produce la agitación generada por la herramienta de perforación sobre el lodo en el pozo. Las partes generales que constituyen un agitador de laboratorio, son:   



Vaso metálico.-donde se coloca la muestra de fluido hacer agitado. Soporte del vaso.-Donde se pone el vaso para ser agitado durante algún tiempo. Botón de encendido.-Que se activa automáticamente cuando se coloca el vaso sobre el soporte. Ganchos agitadores.-Que giran por la acción de un motor eléctrico para agitar el fluido del vaso, simulando la rotación de la herramienta de perforación del pozo.

3.4.- INDICADOR DE PH, PAPEL TORNASOL.-

Un papel pH es un indicador del pHmás barato, pero es más inexacto. Por eso se dice que este método es semicuantitativo, porque solo muestra algo cercano a lo que es el pH de un disolución según una tabla de colores que cambia más al rosado cuando es ácidoy más al azul cuando es básico.

3.5.-CAPSULA 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.


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3.6.-PIPETA Son instrumentos de vidrio que se usan para medir los líquidos con mayor exactitud. Vienen en medidas de: 1ml, 2ml, 5ml y 10ml.

3.7.- VASO CONTENEDOR

Es un recipiente que tiene la capacidad de almacenar cualquier tipo de fluido, en este caso de la experiencia LODO.

3.8.-PROBETA

Instrumento de laboratorio de vidrio, se emplea para medir el volumen de los líquidos.

3.9.- ESPÁTULA Instrumento de laboratorio que sirve para sacar las sustancias solidas de los recipientes que las contienen.


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3.10.- BALANZA ANALÍTICA

Es un instrumento, el cual nos permite medir masas mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre dos pesos, gracias al género de brazos iguales.

4.-REACTIVOS

BENTONITA

AGUA

SODA CAUSTICA INGENIERIA PETROLERA

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5.- DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA.EXPERIENCIA #1 5.1.- PROCEDIMENTO DE PREPARACION DEL LODO BENTONICO ACTIVADO.A 400 cc agregar 22 lb/bbl de bentonita, agitar 10 minutos, luego medir la densidad, viscosidad plástica, punto cedente y ph 

Primeramente pesamos la bentonita, pero antes de proceder al peso de la misma, hacemos la siguiente aclaración. 22gr--------350cc x-----------400cc x = 25.14 gr de bentonita



Entonces esa cantidad la determinamos pesando la bentonita en la balanza.



Colocamos agua en el vaso del agitador, mientras el agua está siendo agitada, agregamos la bentonita poco a poco. Luego de haber agregado toda la bentonita al agua mientras esta se agitaba durante 10 minutos para que se homogenice la mezcla.


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

Luego Procedemos a determinar el valor del valor del PH.



Vertimos el lodo a la copa de la balanza, calibramos la balanza y seguidamente determinamos la densidad del lodo.



Luego llevamos el lodo al vaso contenedor hasta la línea indicada para poder medir las propiedades reologicas del lodo de la experiencia:



Primeramente hacemos una lectura 600 Luego realizamos una lectura L300




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Luego procedemos al cálculo de la Vp y el Pc, para el cálculo de estas propiedades utilizamos el reómetro. 

Después determinamos las propiedades reológicas, como es; la Vp y el Pc con las siguientes formulas. VP = L600 - L300

PC = L300 - Vp

Se realizó la experiencia y se obtuvieron los siguientes datos de la medición del lodo de la experiencia:

Alumnos

L600 Lb/ 100pie2 10

L300 Lb/ 100pie2 5

Vp CPS 5

Pc Lb/ 100pie2 0

Juana Daniel Edgar

10

5

5

0

10

6

4

2

Juan Carlos

10

5

5

0

Gabriela

10

5

5

0

Jaime


PH

Densidad

8

1,02gr/cc Ó 8,5 Lpg

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EXPERIENCIA Nº2 2.- Al lodo anterior 350cc agregar 0.25 a 0.5 lb/bbl de solución de soda caustica por 2 minutos luego medir PH, viscosidad plástica y punto cedente. 

Primeramente medimos 0.5 ml de soda caustica



Agitamos el lodo durante un periodo de 2minutos, durante ese tiempo agregamos 0,5 ml de soda caustica

Concluidos los 2 minutos determinamos las nuevas propiedades:



Determinamos el PH


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

Luego procedemos al cálculo de la Vp y el Pc, para el cálculo de estas propiedades utilizamos el reómetro.  Primeramente hacemos una lectura 600  Luego realizamos una lectura L300

VP = L600 - L300

PC = L300 - Vp

Alumnos

L600 Lb 100pie2

L300 Lb 100pie2

Vp CPS

Pc Lb 100pie2

Erick

12

7

5

2

Juan Daniel Richard

10

6

4

2

12

7

5

2

PH

Densidad gr/cc

1,02 9

Ó 8,5 Lpg

Miguel

10

7

3

4

Ani

11

8

3

5


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6.- ANALISIS TEORICO.M AGUA+ MBENTONITA = MLODO VH20+VBENTONITA=VLODO ( 1 )

∫ AGUA* V AGUA+ V BENTONITA*GSBENTONITA= ∫LODO*VLODO (∫ AGUA* V AGUA+ V BENTONITA*GSBENTONITA) = ∫LODO ( 2 ) VLODO REEMPLAZANDO 1 EN 2

(∫ AGUA* V AGUA + V BENTONITA*GSBENTONITA) = ∫LODO VH20

+ VBENTONITA

CALCULANDO EL VOLUMEN DE BENTONITA:

2.6 * 1gr/cc* 8.33 lb/bbl * 42 gal/bbl = 910 lb/bbl 1gr/cc

∫=

 



V= ∫

22

V=910/

V BENTONITA=0.024BBL *

350( .) 1

V BENTONITA= 8.4CC REEMPLAZANDO DATOS

(1gr/cc * 400cc + 8.4cc*2.6) = ∫LODO

;

∫LODO = 1.03gr/cc (densidad teórico)

(400cc + 8.4cc) 7.- OBSERVACIONES.-

En el presente laboratorio observamos de acuerdo a las propiedades reológicas del lodo, que la viscosidad plástica como también el punto cedente sube levemente, como también el pH aumenta, esto debido a que al mezclar la soda caustica al lodo bentonitico hace que aporte alcalinidad al lodo. Así esta manera podamos obtener adecuadamente buen lodo con todas sus propiedades requeridas en el trabajo de perforación. Por otro lado observamos que al realizar la experiencia, el reómetro rotacional presentaba problemas a la hora de calcular las lecturas para determinar las viscosidades. INGENIERIA PETROLERA

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8.- CONCLUCIONES.En conclusión, tenemos que la soda caustica es un reactivo químico, el cual sirve para darle un mayor valor de PH al lodo o fluido de perforación. Como mencionamos, el agregado de la soda caustica al lodo sirve para en este caso aumentar el PH del mismo, pero su función es mantenerlo en un rango de 12 a 14 valor del PH.

9.- CUESTIONARIO.1.- ¿Qué es la gravedad especifica cuál es la gravedad específica de la bentonita? La definición de gravedad especifica o peso especifico es la relación entre la densidad de una sustancia y la de otra. 

La gravedad especifica de la bentonita esta alrededor de 2.6.

2.- ¿Qué composición química tiene la bentonita? xidos

Contenidos (%)

SiO2 Al2O3 TiO2 CaO MgO Fe2O2

xidos

49.40 14.95 0.78 7.78 2.35 7.85

Mn SO3 Na2O K2O P2O3 PPl

Contenidos (%) 0.02 <0.1 1.25 0.78 0.020 13.5

3.- ¿Cuál es la función de la soda caustica?   

Flocular o coagular sólidos coloidales Evitar la dispersión de los recortes Aumentar el rendimiento de la bentonita

Se utiliza para aumentar el rendimiento de las arcillas bentoniticas en los fluidos de perforación base agua. Actúa como floculantes selectivo para aglomerar a coagular sólidos coloidales. Esto permite que el equipo de control de sólidos de superficie pueda eliminarlos con mayor eficiencia. INGENIERIA PETROLERA

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Disminuye la viscosidad con mayor velocidad de corte y permiten por consiguiente alcanzar velocidades de perforación más altas y una mejor limpieza del pozo.

4.- compare la densidad de práctica con la densidad teórica. Concluya. La densidad se define como la relación que existe entre el volumen y la masa de un objeto o sustancia. Es una propiedad física que es característico de las sustancias puras y es considerada como una propiedad intensiva, ya que es independiente al tamaño de la muestra. Al agregar un material solido cuya gravedad especifica es por lo general es mayor que la del agua, esta adquiere una densidad mayor en función de la cantidad de material agregado ejemplo: en la práctica de laboratorio calculamos la densidad del lodo con 400cc de agua para 22 Lb/Bbl de bentonita lo cual nos dio una densidad de 1.02 gr/cc, esto nos indica que la densidad tendrá una variación en función de la masa. Densidad práctica= 1.02 gr/cc Densidad teórica= 1.03 gr/cc

5.- ¿Cómo incide la bentonita en la densidad, y la viscosidad? La bentonita incide en la densidad del lodo de perforación por que la gravedad específica de la bentonita es mayor que la del agua con un promedio de 2,6 dándole mayor densidad a los lodos de perforación. La viscosidad de los lodos de perforación aumenta debido a que la bentonita en presencia del agua, se hincha dando una masa voluminosa y gelatinosa ofreciendo mayor resistencia a fluir.

6.- ¿Cuáles son las propiedades principales y secundarias de la bentonita? Principales Tiene la propiedad de ser viscosificante  Tixotrópico  Hidratación e hinchamiento 

Secundarias  

Capacidad de Intercambios de Cationes La plasticidad


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7.- ¿Por qué al mezclar la bentonita al agua se dice que se ha preparado un lodo de perforación? La principal razón para usar bentonita es para incrementar la viscosidad del lodo, permitiendo transportar efectivamente los detritos de roca a la superficie.

8.- ¿Por qué al mezclar bentonita con el agua, esta le da viscosidad? La bentonita es un mineral del grupo de los silicatos de aluminio, que por la disposición de sus redes alternativas de sílice y alúmina dentro del cristal tiene la propiedad de absorber grandes volúmenes de agua, eso sirve en la industria del petróleo y también como absorbente, además forma en el agua un sistema de gran plasticidad. A diferencia de otras arcillas, la bentonita posee propiedades muy especiales, particularmente la de hincharse en contacto con el agua, dando una masa voluminosa y gelatinosa.

9.- ¿Por qué da control de filtrado la bentonita al agua? 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 deja de filtrar agua en la formación geológica.

10.- ¿Se quiere preparar 1000 BBL de lodo según la concentración de la práctica de los productos, cuantos sacos de bentonita de 100 Lb cada una utilizaría y cuantos sacos de 30 Lb de soda caustica?

Datos: V = 1000Bbl CB= 22 Lb/Bbl 1Bbl--------22Lb 1000Bbl---------X x = 22000 Lb de bentonita


1 saco--------100Lb # saco--------22000 Lb # Saco = 220 sacos de bentonita

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Datos: V = 1000Bbl ʆ NaOH= 2,1 gr/cc

0,5 cc (en lab.) ---------1Bbl X ------------1000Bbl X = 500 cc de NaOH (en Lab.)

m= ʆ * v

1Bbl ----------350 cc (en Lab.) X ----------500 cc (en Lab.) X = 1,43 Bbl de NaOH

m= 2,1 gr/cc * 8.33 lb/bbl * 42 gal/bbl * 1,43 Bbl = 1050,63 lb 1gr/cc 1 saco--------30Lb # saco--------1050,63 Lb # Saco = 35 sacos de NaOH

11.- ¿En Bolivia, donde se encuentran los yacimientos de bentonita? Estos yacimientos se localizan en la zona del CABO DE GATA, en las formaciones eruptivas SIERRA DE GATA y SERRATA DE NIJAR. Los yacimientos de bentonita están en: 

    

La Paz Cochabamba Oruro Chuquisaca Potosí Santa Cruz de la Sierra


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