Se puede definir la alcalinidad de una solución cómo la concentración de iones solubles en agua que pueden equilibrar los ácidos. Se puede calcular la concentración de iones ocn los datos obtenidos en la prueba de alcalinidad OH-, CO -

3, y HCO-3, presentes en el

fluido.

El fluido utilizado durante la perforación de un pozo es también conocido como lodo de perforación; el cual es el componente más importante durante el proceso. El lodo es un fluido preparado con materiales químicos, el cual dentro de la tuberia es impulsado por bombas y después devuelto por el espacio anular a la superficie. Sus principales fun-ciones son: enfriar y lubricar la barrena, estabilizar las paredes del pozo, controlar las presiones de éste, flotabilidad de la sarta de perforación y transmitir potencia hidráulica a la barrena.

pH (potencial Hidrógeno) es el grado de acidez o alcalinidad en el lodo. Definido como

el logaritmo negativo de la concentración de iones o cationes de hidrógeno [H+], es una medida usada para describir la acidez o basicidad relativa a un lodo. Los valores bajos de pH quieren decir que la acidez es creciente y los valores altos de pH corresponden a una alta basicidad. Un cambio de una unidad de pH corresponde a un aumento de diez veces la concentración de iones de hidrógeno.

Los valores del pH van de 1 a 14, un pH de 7 quiere decir que la solución es neutra. El valor del pH de un fluido de perforación indica su acidez o alcalinidad relativa y esta de-pende de su tipo, aunque por lo general los fluidos base agua son alcalinos, con ph que va de 8.5 a 10.5, sin embargo hay lodos que pueden presentar pH de entre 12.5 y 13. El pH de los lodos afecta la dispersabilidad de las arcillas, la solubilidad de varíos pro-ductos y sustancias químicas, así como la corrosión de materiales de acero y las re-ológicas del lodo. Para obtener un pH estable y duradero la sosa cáustica o hidróxido del potasio son utilizados.

Existen tres métodos principales para la determinación del pH de los lodos. El primero es el método colorimétrico y es basado en el efecto de los ácidos y álcalis sobre el color de ciertos indicadores químicos, empleado en el campo, por medio del tornasol que es el papel indicador de pH, éste muestra variación del color al mojarlo con la solu -ción. Las tiras del papel tornasol se colocan sobre la superficie de una muestra de lodo estas pueden ser de intervalo ancho, para poder estimar el pH con una precisión de 0.5 o más de intervalo estrecho, para una estimación del pH con una precisión de 0.2. El color resultante se compara con los colores de una tabla que sirve de estándar. Este método de las cintas de papel podría no ser confiable si la concentración de sal en la muestra es elevada. Los ácidos producen efervescencia al entrar en contacto con car-bonatos, cambian de azul a color rojo en el papel tornasol y reaccionan con bases, ál -calis y ciertos metales para la formación de sales.

Procedimiento del método colorimétrico

1. Colocar una cinta de papel tornasol de 2.5 mm en la superficie del fluido y es-perar hasta que el líquido haya mojado la superficie del papel y el color se haya esta-bilizado. (generalmente no más de 30 segundos)

2. Comparar el color en la parte del papel que ha estado en contacto con el fluido con la parte que no ha estado en contacto y estimar el pH del fluido.

3. Registrar el pH del fluido con una precisión de 0.5 o 0.2 dependiendo de la es-cala de la tabla de color para el papel utilizado.

El segundo método es el electrométrico, éste se basa en el voltaje entre dos electrodos especiales colocados sobre el mismo tubo. Consiste en un sistema de electrodo de vidrio, un amplificador electrónico y un medidor calibrado en unidades de pH. Este método podría tener errores en las soluciones que contienen altas concentraciones de iones sodio. Para la medición del pH si se aplica el método electrométrico se debe hacer una correción en la temperatura esto quiere decir que el fluido de prueba, la solu-ción amortiguadora (tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuerte) y el electrodo de referencia deberán estar todos a la misma temperatura.

Procedimiento del método electrométrico

1. Realizar los ajustes necesarios para normalizar el medidor con soluciones amor-tiguadoes apropiadas.

2. Introducir los electrodos en el fluido que se encuentra en un recipiente de vidrio. Agitar el fluido alrededor de los electrodos dándole vueltas al recipiente.

3. Medir el pH del fluido según las instrucciones que vienen en el instrumento. Una vez que la lectura del medidor se mantenga constante, registre el pH con una pre-cisión de 0.1.

Los métodos volumétricos son más directos para medir la alcalinidad y su clasificación depende del tipo de reacción que ocurre en la titulación:

Titulaciones ácido base: Permite conocer la concentración de una sustancia que pueda

actuar como ácido neutralizada por medio de una base de concentración conocida, o

bien una concentración de base desconocida neutralizada por una solución de ácido

conocido.

Titulaciones por precipitación: Son una forma útil de determinar haluros como cloruros,

bromuros y yoduros. Este tipo de titulaciones involucra el uso de un agente precipitante

como nitrato de plata, y por ende son conocidas como titulaciones argentinométricas.

Dependiendo del método de detectar el punto final de la titulacion, existen tres métodos

de titulaciones de precipitación, el método de Mohr, Volhard y Fajan.

• Mohr: Involucra el uso de una solución de nitrato de plata como titulante para la

determinación de cloruros y bromuros en presencia de un indicador de cromato de

potasio. Cuando una solución con cloruro reacciona con la solución estándar de

nitrato de plata, el resultado es la formación de cloruro de plata. Cuando todo el

cloruro existente en la solución precipita por completo de esta forma, la siguiente

gota de exceso de titulante conlleva a la reacción entre la plata y los iones del

indicador. La formación de cromato de plata da un punto final visible cuando el color

de la solución cambia de amarillo a un precipitado rojo.

• Volhard: Involucra la titulación de cloruros, bromuros y yoduros en un medio ácido.

Aquí, una cantidad en exceso conocida de nitrato de plata reacciona con la solución

de cloruro. Cuando todo el cloruro es convertido a cloruro de plata, el nitrato de plata

que queda es estimado por una titulación inversa contra una solución estándar de

tiocioanato de potasio. Luego de que toda la plata se haya consumido en la reacción

con tiocianato, el siguiente exceso de tiocianato reacciona con el indicador de sulfato

férrico de amonio y resulta en un color rojo causado por la formación del complejo de

tiocianato férrico.

• Fajan: Aprovecha el uso de una reacción entre el indicador y el precipitado formado

durante la titulación. Un tinte como diclorofluorecina es el indicador, y existe como un

anión en la solución. En una solución de cloruro, ya que los iones de cloruro se

encuentran en exceso, forman la capa primaria del precipitado, con los cationes de

sodio retenidos como la capa secundaria. El color del indicador libre es diferente al

del absorbido. Esto ofrece un punto final visible para señalizar que la reacción se ha

completado.

Titulaciones por complejación o por formación de complejos: Toda clase de reactivos

que forman complejos, se utilizan en la titulación de cationes. Los que más se utilizan

son compuestos orgánicos.

Son muy utilizadas las titulaciones de cationes usando reactivos orgánicos como el

ácido tetraprótico etilendiaminotetraacético, EDTA (H4Y), que produce quelatos con

casi todos los iones metálicos.

Titulaciones de óxido - reducción: Tipo de valoración basada en una reacción redox

entre el analito (la sustancia cuya concentración queremos conocer) y la sustancia

valorante. En una valoración redox a veces es necesario el uso de un indicador redox

que sufra un cambio de color y/o de un potenciómetro para conocer el punto de

equivalencia o punto final.

BIBLIOGRAFIA

Universidad Autónoma de México. www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/han-dle/132.248.52.100/128/A5.pdf?sequence=5 Fecha de consulta 15 de octubre 2015

Fluidos de Control. Capitulo IV. Pruebas de laboratorio. pag 12. www.cedip.edu.mx/to-mos/tomo03.pdf

Hughes, B. “Fluidos; Manual de Ingeniería“. Editorial Baker Hughes. Houston, Tx,. USA. 1998.