cd-2199

ESCUELAPOLITCNICANACIONAL

FACULTADDEINGENIERAENGEOLOGAY

PETRLEOS

ANLISISDELAINHIBICINDELASARCILLASREACTIVASYLUTITASINESTABLESDELASFORMACIONESORTEGUAZA,TIYUYACU,TENAYNAPO(SHALE)CONFLUIDOSBASEAMINAENUNCAMPODELORIENTEECUATORIANO

PROYECTOPREVIOALAOBTENCINDELTTULODEINGENIEROENPETRLEOS

PEDROALEJANDROORBESABAY

[email protected]

DIRECTOR:ING.RALVALENCIA,Msc.

[email protected]

Quito,Junio2009

II

DECLARACIN

Yo,PedroAlejandroOrbeSabaydeclarobajojuramentoqueeltrabajoaqudescritoesdemiautora;quenohasidopreviamentepresentadaparaningngradoocalificacinprofesional;y,queheconsultadolasreferenciasbibliogrficasqueseincluyenenestedocumento.

Atravsdelapresentedeclaracincedomisderechosdepropiedadintelectualcorrespondientesaestetrabajo,alaEscuelaPolitcnicaNacional,segnloestablecidoporlaLeydePropiedadIntelectual,porsuReglamentoyporlanormatividadinstitucionalvigente.

PEDROALEJANDROORBESABAY

III

CERTIFICACIN

CertificoqueelpresentetrabajofuedesarrolladoporPedroAlejandroOrbeSabay,bajomisupervisin.

Ing.RALVALENCIA,MSc.

DIRECTORDEPROYECTO

IV

DEDICATORIA

ADios,miprimergua,amigo,tutorquemeacompaymesigueacompaandoenalpasardemivida.

AmispadresPedroyMagdalena,miejemplo,mialegra,mifortaleza,larazndemiexistir,Dioslespaguedetodocoraznporsuamoryejemploquemehandadoenestehermosocamino,lavida.

AmishermanasLeticia,Lorena,amissobrinosMaraVictoriayAndrsAlejandrograciasporsermisamigosycompaeros,porestarsiempreenlasbuenasymalas,pordarmelaalegradecadada,Dioslespague.

AStephanieElizabethporbrindarmesuamorycomprensin,porserunademisbasesentodomomentodemivida,acadainstante,Diostepaguemicielo.

Pedro

V

AGRADECIMIENTOS

Quieroexpresarmiagradecimientoatodaslaspersonasquehicieronposiblelarealizacindelpresenteproyectodetitulacin.

NotengopalabrasparaexpresarlagratitudquesientoporelIngenieroFranciscoCarrinporsuinestimableayuda.

AlIngenieroRalValencia,porsuguayapoyoincondicionaleneldesarrollodemitesisyenlaenseanzacomomimaestro.

AlosingenierosMarioColmenaresyPabloMurilloporabrirmelaspuertasdeM-ISWACO.

AltodoelequipodetrabajodeM-ISWACOporhabermebrindadotodaslasfacilidadesparadesarrollarelpresenteestudioyporsucompresinhumana.

AltodoelpersonalDocenteyAdministrativodelaFacultaddeIngenieraenGeologayPetrleosdelaEscuelaPolitcnicaNacional.

VI

Yatodosmispanas(ClubSocioDeportivoCulturalJudas)quesiempreestuvieronahcompartiendomomentosalegres,tristestantodentrocomofueradelasaulas.

CONTENIDODECLARACIN.....IICERTIFICACIN...III

DEDICATORIA..IV

AGRADECIMIENTOSV

CONTENIDO..XI

RESUMENXV

PRESENTACIN..XVII

CAPITULO1DESCRIPCINGEOLGICAYLITOLGICADELCAMPOMAG.......1

1.1DESCRIPCINLITOLGICA...............................................................11.1.1FORMACINORTEGUAZA..........................................................................11.1.1.1LutitaOrteguaza...............................................................................................21.1.1.2AreniscaOrteguaza.....................................................................................21.1.2FORMACINTIYUYACU..............................................................................21.1.2.1ConglomeradoSuperiorTiyuyacu............................................................31.1.2.2ConglomeradoInferiorTiyuyacu..............................................................31.1.3FORMACINTENA........................................................................................41.1.3.1AreniscaBasalTena....................................................................................41.1.4FORMACINNAPO........................................................................................51.1.4.1LutitaSuperiorNapo..................................................................................51.2DESCRIPCINESTRATIGRFICA.....................................................71.2.1FORMACINORTEGUAZA...............................................................................71.2.2FORMACINTIYUYACU....................................................................................7

VII

1.2.3FORMACINTENA..............................................................................................81.2.3.1TenaSuperior....................................................................................................81.3.2.2TenaInferior......................................................................................................81.2.4FORMACINNAPO..............................................................................................81.2.4.1NapoSuperior....................................................................................................8

CAPITULO2QUMICADEARCILLASYCOMPORTAMIENTODELASAMINASENLAINHIBICIN.....................................................................................10

2.1QUMICADEARCILLAS.....................................................................102.1.1ESTRUCTURADELOSFILOSILICATOS......................................................112.1.2PROPIEDADESFISICO-QUMICAS................................................................132.1.2.1Superficieespecfica........................................................................................152.1.2.2CapacidaddeIntercambioCatinico............................................................152.1.2.3Capacidaddeadsorcin..................................................................................182.1.2.4HidratacineHinchamiento..........................................................................182.1.2.5Plasticidad........................................................................................................192.1.2.6Tixotropa.........................................................................................................192.1.3TIPOSDEARCILLAS..........................................................................................202.1.3.1ArcillasMontmorillonticas(ArcillasDeTresCapas).................................242.1.3.2Ilitas(ArcillasDeTresCapas).......................................................................252.1.3.3Cloritas(ArcillasdetresCapas)....................................................................252.1.3.4Kaolinitas(ArcillasDeDosCapas)................................................................272.1.4COMPOSICINDELOSLODOSBASEAGUA-ARCILLA..........................282.1.5HIDRATACINDELASARCILLAS................................................................292.1.6INFLUENCIACATINICASOBRELAHIDRATACIN.............................322.1.7PROCESOSDEENLACEDELASPARTCULASDEARCILLA................332.1.8EFECTODELpH..................................................................................................362.2PROBLEMASCONLUTITASINESTABLES....................................362.2.1EROSINDEBIDOAALTASVELOCIDADESANULARES.......................372.2.2INVASINDEFILTRADOHACIALAFORMACINYREACCINDESFAVORABLEDELFLUIDODEPERFORACINCONLASFORMACIONESINESTABLES..................................................................................372.3COMPORTAMIENTODELASAMINASENLAINHIBICIN......412.3.1PHPAPOLIACRILAMIDASPARCIALMENTEHIDROLIZADAS..........442.3.2MATERIALESCATINICOSORGNICOSPOLMEROSCATINICOSCUATERNARIOS..........................................................................................................46VIII

CAPITULO3DESCRIPCINDEEQUIPOSYPROCEDIMIENTOSDEPRUEBASDELABORATORIO...................................................................................48

3.1PRUEBASDELABORATORIOENLOSFLUIDOS..........................483.1.1DENSIDAD.............................................................................................................493.1.1.1MedicindeDensidad.....................................................................................493.1.1.1.1ProcedimientomedicindeDensidad........................................................503.1.2PROPIEDADESREOLGICAS.........................................................................513.1.2.1MedicinDeReologa......................................................................................513.1.2.1.1ProcedimientoParaLaDeterminacinDeLaViscosidadAparente,LaViscosidadPlsticaYElPuntoCedente...................................................................523.1.2.1.2ProcedimientoParaLaDeterminacinDelEsfuerzoDeGel.................533.1.3PRDIDADEFILTRADOAPI...........................................................................543.1.3.1MedicinDePrdidaDeFiltradoAPI..........................................................543.1.3.1.1ProcedimientopruebaFiltroprensa..........................................................563.1.4CONTENIDODEARENA...................................................................................573.1.4.1DeterminacinDelContenidoDeArena.......................................................573.1.4.1.1ProcedimientopruebaContenidodeArena...............................................583.1.5CONTENIDODELQUIDOSYSLIDOS.......................................................583.1.5.1ProcedimientopruebaRetorta.......................................................................593.1.6CAPACIDADDEAZULDEMETILENOOMBT...........................................603.1.6.1Equipo...............................................................................................................613.1.6.2Reactivos...........................................................................................................613.1.6.3ProcedimientoPruebadeAzuldeMetileno..................................................613.1.7CONCENTRACININICADEHIDRGENO(PH)....................................623.1.7.1PapelpH(PalillosIndicadores)......................................................................633.1.7.1.1ProcedimientodePruebaconpalillosdepH.............................................633.1.7.2MedidorDepHDigital...................................................................................643.1.7.2.1ProcedimientoPruebamedidorpHdigital................................................643.1.8PRUEBASQUMICAS.........................................................................................653.1.8.1CONTENIDODECLORUROS....................................................................653.1.8.1.1EquipopruebaContenidodeCloruros.......................................................663.1.8.1.2DeterminacindeContenidodeCloruros..................................................663.1.8.2DUREZADELCALCIO................................................................................673.1.8.2.1EquipopruebaDurezadelCalcio..............................................................673.1.8.2.2ProcedimientoparadeterminarlaDurezadelCalcio...............................673.1.8.3ALCALINIDADDEFILTRADO(PfyMf).................................................68IX

3.1.8.3.1EquipopruebaAlcalinidaddeFiltrado......................................................683.1.8.3.2ProcedimientoparadeterminarlaAlcalinidaddeFiltrado.......................683.1.8.4ALCALINIDADLODOBASEAGUA(Pm)................................................693.1.8.4.1EquipopruebaAlcalinidadlodobaseagua...............................................693.1.8.4.2ProcedimientoparadeterminarlaAlcalinidadlodobaseagua................703.2PRUEBASESPECIALES.......................................................................703.2.1EQUIPODINMICODEHINCHAMIENTOLINEAL(INHIBICIN).......703.2.2HORNODEROLADOPROGRAMABLE.........................................................723.2.3DUREZAALHUMECTAR..................................................................................733.2.3.1ArmadodelEquipodeDurezaalHumectar.................................................753.1.3.2ProcedimientoparalaPruebadeDurezaalHumectar................................76

CAPTULO4ANLISISDERESULTADOSDELLODOBASEAMINACONLASDIFERENTESMUESTRAS...................................................................78

4.1RECOLECCINDEMUESTRAS........................................................784.2FORMULACINDELODODEPERFORACINBASEAMINA804.2.1PROCESODEMEZCLADODELODOBASEAMINA..................................814.2.2BREVEDESCRIPCINYUTILIZACINDELOSCOMPONENTESDELLODOBASEAMINA.....................................................................................................824.2.3RESULTADOSDELASPRUEBASDELLODODEPERFORACIN........844.2.2ANLISISDERESULTADOS............................................................................854.3PREPARACINYSELECCINDEMUESTRASPARAPRUEBAS...................................................................................................874.3.1SELECCINDEMUESTRAS............................................................................874.3.1.1SELECCINPARALUTITAS.....................................................................874.3.1.2SELECCINPARAARCILLAS..................................................................874.4PRUEBAESPECIALPARALUTITAS................................................884.4.1DUREZAALHUMECTAR..................................................................................884.4.1.1Orteguaza(6400-6495)ft..................................................................................894.4.1.2Orteguaza(6800-6850)ft..................................................................................914.4.1.3NapoShale(94509540)ft.............................................................................924.4.1.4NapoShale(9770-9860)ft..............................................................................944.5PRUEBAPARAFORMACIONESCOMPUESTASDEARCILLA...954.5.1HINCHAMIENTOLINEAL................................................................................954.5.1.1Tiyuyacu(72307300)ft.................................................................................97X

4.5.1.2Tiyuyacu(7590-7660)ft.................................................................................994.5.1.3Tiyuyacu(77407800)ft...............................................................................1004.5.1.4Tena(90909180)ft......................................................................................1024.5.1.5Tena(92709360)ft......................................................................................103

CAPITULO5.......................................................................................106CONCLUSIONESYRECOMENDACIONES......................................106

5.1CONCLUSIONES..................................................................................1065.2RECOMENDACIONES........................................................................109

REFERENCIASBIBLIOGRFICAS...................................................111GLOSARIO.........................................................................................113ANEXOS......116XI

NDICEDETABLAS

CAPITULO2

TABLA2.1Superficiesespecficasdealgunasarcillas15TABLA2.2Ejemploscapacidaddeintercambiocatinico16TABLA2.3Mineralesqueseencuentranenelmedio27TABLA2.4RangodeCECparamaterialesmineralesarcillosospuros31TABLA2.5Tablacomparativadedimetrosinicosehidratados33

CAPITULO3

TABLA3.1Rangodevaloresaceptablesenpruebadereologaygeles52

CAPITULO4

TABLA4.1Formulacindellododeperforacin80TABLA4.2ResultadosdePruebasBsicas84TABLA4.3Muestrasseleccionadas88TABLA4.4ResultadosdeMBTdelasarcillas96

XII

NDICEDEFIGURAS

CAPITULO1

Figura1.1Caractersticaslitolgicasdelasformaciones6

CAPITULO2

Figura2.1EstructurasTetradricasdelosFilosilicatos12Figura2.2Distribucinlaminardelosfilosilicatos14Figura2.3Fotomicrografadebentonita22Figura2.4PartculadeMontmorillonitaidealizada23Figura2.5Pirofilitaelctricamenteneutra23Figura2.6SustitucindeAl3+porMg2+causandounapartculacargadanegativamente24Figura2.7Comparacindeestructurasdearcillas25Figura2.8Comparacindelhinchamientoparalamontmorillonitaclcicaysdica30Figura2.9Procesosdeenlacedelaspartculasdearcilla34Figura2.10PoliacrilamidaParcialmenteHidrolizada45

CAPITULO3

Figura3.1Balanzadelodo49Figura3.2ViscosmetroRotativo52Figura3.3Curvatpicadecaudalesparaunlododeperforacin53Figura3.4FiltroprensaAPI55Figura3.5Juegoparadeterminarcontenidodearena57Figura3.6Retorta59

XIII

Figura3.7EquipoMBT60Figura3.8PapelpH64Figura3.9MedidorpHdigital65Figura3.10EquipodinmicodeHinchamientoLineal71Figura3.11Hornoderolado72Figura3.12EquipodeDurezaalHumectar76

CAPITULO4

Figura4.1Tomademuestrasenzarandas78Figura4.2Recoleccindemuestras79Figura4.3Secadodemuestrasenelhornoderolado80Figura4.4EquipodeDurezaalHumectar88Figura4.5Pesajedelamuestradelutita89Figura4.6VoltajevsTiempoOrteguaza(6400-6495)ft90Figura4.7PastilladelutitadeOrteguaza(6400-6495)ft90Figura4.8VoltajevsTiempoOrteguaza(6800-6850)ft91Figura4.9Torqumetroa225lb/ft92Figura4.10PastilladelutitadeOrteguaza(6800-6850)ft93Figura4.11VoltajevsTiempoNapoShale(9450-9540)ft93Figura4.12PastilladelutitadeNapoShale(9450-9540)ft94Figura4.13VoltajevsTiempoNapoShale(9770-9860)ft95Figura4.14PastilladelutitadeNapoShale(9770-9860)ft.95Figura4.15EquipoDinmicodeHinchamientoLineal96Figura4.16ResultadodeMBTparaTiyuyacu(7590-7660)ft97Figura4.17Iniciodeprueba(agregandofluidos)98Figura4.18CurvaComparativaAguavsLodobaseaminaTiyuyacu(72307300)ft98Figura4.19a)PastillaOriginalb)HinchamientoconLodobaseaminayc)HinchamientoconAgua99Figura4.20Equipodehinchamientocorriendoprueba100XIV

Figura4.21CurvaComparativaAguavsLodobaseaminaTiyuyacu(7590-7660)ft100Figura4.22a)PastillaOriginalb)HinchamientoconLodobaseaminayc)HinchamientoconAgua101Figura4.23CurvaComparativaAguavsLodobaseaminaTiyuyacu(7590-7660)ft102Figura4.24a)PastillaOriginalb)HinchamientoconLodobaseaminayc)HinchamientoconAguaFigura4.25CurvaComparativaAguavsLodoTena(90909180)ft103Figura4.26a)PastillaOriginalb)HinchamientoconLodobaseaminayc)HinchamientoconAgua103Figura4.27CurvaComparativaAguavsLodobaseaminaTena(92709360)ft104Figura4.28a)PastillaOriginalb)HinchamientoconLodobaseaminayc)HinchamientoconAgua105XV

NDICEDEANEXOS

ANEXOA

TablasdedatosdeDurezaalHumectardeOrteguaza115

ANEXOB

TabladedatosdelaspruebasdeDurezaalHumectardeNapo(Shale)117

ANEXOC

TabladedatosdelapruebadeHinchamientoLineal:

Tiyuyacu(7230-7300)ft119



ANEXOD

TabladedatosdelapruebadeHinchamientoLineal

Tena(90909180)ft130

Tena(92709360)ft133XVI

RESUMEN

ElpresenteProyectofuepropuestoporlacompaaM-ISWACO,conelpropsitoderealizarunanlisisdelainhibicindelasarcillasreactivasydelaslutitasinestablesenlasformacionesOrteguaza,Tiyuyacu,TenayNapo(Shale)confluidosbaseaminaenuncampodelOrienteEcuatoriano.

SedebedestacarquepormotivosdeconfidencialidaddelBloqueOperadornosemencionarelnombredelcamponidelpozo,ensureemplazoelnombredelCamposelodenominarcomoCampoMAGyelrespectivonombredelpozoestudiadoserPozoX.

LaspruebasrealizadasenellaboratorioconmuestrasrealesdelpozomencionadoenelcasodelasarcillasfuelapruebadeHinchamientoLinealconlacualdeterminamoscuanefectivaeslainhibicindellodoanteelhinchamientoporefectodelaguapresenteenelsistema,yenelcasodelaslutitasinestablesserealizlapruebadeDurezaalHumectarparaverquetanfrgilessetornanlaslutitasencontactoconlafasecontinuadelfluidodeperforacin,parasuposterioranlisisdelaefectividaddelaformulacindellodoendosescenariosdiferentesperomuyimportantesdurantelaperforacindelaseccin12(segundaseccin).

Losresultadosdelaspruebasmencionadasfueronsatisfactoriosyaqueenelcasodelasarcillasstasseinhibieronmuybienconrespectoalfluidodelafasecontinuadelsistemaobtenindoseunarelacindedosauno,elaguaconrespectoallodoyenelcasodelaslutitassusresultadosfueronaligualbuenos,yaquelosefectosinhibitoriosdelfluidohicieronquedichasmuestrasseanmanejablesynosetornenenunproblemaenlaperforacindelPozoX.XVII

EnelcasodelaslutitasserealizunacomparacinentrelasdosformacionesquepresentanmayorndicedestasquesonOrteguazayNapoShalesiendoquelasprimerasapesardelabuenainhibicinsonmsinestablesconrespectoalassegundasmuestras.

EnelprimercaptulosepresentaunadescripcingeolgicadelCampoMAG,consusrespectivascaractersticaslitolgicasyestratigrficasdelasformacionesOrteguaza,Tiyuyacu,TenayNapoShale.

Enelsegundocaptuloserealizaunadescripcindelaqumicadearcillas,losproblemasquesuscitanconlaslutitasyelcomportamientodelasaminasenlainhibicinparapoderconceptualizarlaproblemticadenuestroestudio.

Eneltercercaptuloserealizaunadescripcindelosequiposyelanlisisdemltiplespruebastantobsicoscomoespeciales,loscualesservirnparaellododeperforacincomotambinparalasmuestrastomadasdelpozoX,tantoparalasarcillascomoparalaslutitas.

Enelcuartocaptulosepresentanlaseleccindelasmuestrasrecolectadasconrespectoasulitologaycomposicin,losresultadosdelaspruebasbsicasrealizadasallododeperforacinydelaspruebasespecialesrealizadas.

Finalmente,elquintocaptulopresentalasconclusionesyrecomendacionesquesehanobtenidodurantelarealizacindelpresenteestudio.XVIII

PRESENTACIN

Muchosdeloscamposdelorienteecuatoriano,enelmomentodeperforarlospozospresentanproblemasconmotivosdehinchamientosdelasarcillas,derrumbesdelasformacionesdelutitasinestables,pegas,lascualesdificultanlasoperacionesoenltimocasosepierdenlosBHA;losproblemasanteriormentemencionadosdancomoresultadograndesprdidasdetiempoydinero.

Elpresenteproyectoserealizardebidoalanecesidaddeevaluareldesempeodelaformulacindefluidosbaseaminaconrespectoaltiempo,debidoaqueenperiodosmsprolongadoslosefectosdelainhibicinnosonsatisfactoriosysedesencadenaenproblemasalperforaroalrealizarprocedimientosnecesariosenlaperforacin;dichavariableinfluyedemanerasustancialenlaefectividaddelainhibicindurantelaperforacindelpozoXdelCampoMAG,porlocualesimportanteuncorrectoanlisisdelosefectosinhibitoriosdellodoparaqueestefluidonodesencadeneenotrosproblemas.

EsteproyectotienecomoobjetivoanalizarlainhibicindelasarcillasreactivasylaslutitasinestablesdelasformacionesOrteguaza,Tiyuyacu,TenayNapoShaleconfluidosbaseaminaenuncampodeOrienteEcuatoriano,locualayudaraverificarlaefectividaddelaspropiedadesdellododeperforacin.

Altrminodelpresenteestudiosedeterminarlaefectividaddeloscomponentesdirectamenteimplicadosenlainhibicin,ascomounvistazodetodoslosproblemasyfactoresnegativosconelfindedaralgunasrecomendacionesprcticasenoperacionesdecampo.

LainvestigacinestarenfocadacomoaportealosestudiosyarealizadosporlacompaaM-ISWACO,todoslosrditosquebrindelapresenteinvestigacinirnafavordelaempresayalaeconomadelpas.1

CAPITULO1

DESCRIPCINGEOLGICAYLITOLGICADELCAMPOMAG

EnelpresentecaptulosedaraconocerlainformacinacercadelageologayestratigrafadelCampoMAGdebidoalaimportanciadelamismadurantelaelaboracindelosprogramasdeperforacin.

EstructuralmentesedefinealcampocomounanticlinalasimtricodedireccinNNE-SSO,integradoporunsistemadefallasdedireccinNorte-Sur,lasquecortanenelflancoOestealolargodelcampo.Poseeunsistemadefallassecundariasdecompensacincomoconsecuenciadelrgimentransgresivo,lasquepuedenalcanzaralacalizaByunsistemaadicionaldecompartimentosorientadosendireccinSuroeste-Noroeste.

EltipodefallaqueatraviesaelcampoesposiblementeunaantiguafalladetiponormalqueluegofueinvertidaenelCretcicoSuperiorbajounrgimentransgresivo.Estafallaseprofundizaenelbasamentocristalino,reactivndosepormsdeunaocasin,conformealasdiversasetapasdedeformacinquellegahastalaFormacinHollny,enocasiones,hastalaCalizaM-2.

1.1DESCRIPCINLITOLGICA

1.1.1FORMACINORTEGUAZA

Estaformacinestconstituidaporlutitadecoloroscuroverdoso,lamismaquepuedeserfirme,frgilynocalcrea.LaformacinOrteguazaestconstituidaporlalutitaOrteguazaylaareniscaOrteguaza.2

DebajodelaareniscaOrteguazaexistelapresenciadelimolitaintercaladaconlutita,dichalimonitasepresentaenvarioscolores(grisverdosa,grisclara);lalutitasepresentaconuncolorgrisclaro.

1.1.1.1LutitaOrteguaza

Presentalassiguientescaractersticas:varioscolores(grisclaro,grisverdoso),firmeamoderadamentefirme,cementonocalcreo,coninclusionesmineralesdemicropirita.

1.1.1.2AreniscaOrteguaza

Seencuentraintercaladaconlimolita,carbnylutita.Deacuerdoalosanlisisdelosripiosdeperforacinlaareniscaescuarzosa,subtrasparente,ocasionalmenteblanca,tamaodegranodefinoamedio,ocasionalmentedegranogrueso,deformasubangularasubredondeada,cementocalcreoyseinfiereunaregularporosidad.

Lalimolitasepresentadevarioscolores,suaveamoderadamentefirme,irregularaamorfa,localmentegradandoaareniscamuyfina.Elcarbnpresentalassiguientescaractersticas:colornegro,duroytexturaleosa.

1.1.2FORMACINTIYUYACU

Compuestaprincipalmenteporarcillolita,intercaladaconlimolita,areniscaydoscuerposdeconglomerados.Desdeeltopedeestaformacinhastasuprimerconglomerado(ConglomeradoSuperiorTiyuyacu),laarcillolitaespredominanteeintercaladaconlimolitayarenisca.3

Laareniscaescuarzosa,eltamaodesugranovadefinoamedio.BajoelConglomeradoSuperiorTiyuyacuaparecearcillolitaintercaladaconlimolitayareniscayporbajodelConglomeradoInferiorTiyuyacuaparecearcillolitaintercaladaconlimolitayarenisca.

1.1.2.1ConglomeradoSuperiorTiyuyacu

Estasociadoconarenisca,limolitayarcillolita.Elconglomeradopresentalassiguientescaractersticas:varioscolores(blancolechoso,blancoamarillento,grisclaro,grisoscuro),fragmentosdeformasubangularasubredondeados,asociadosconcherts.

Laareniscaescuarzosa,subtransparenteasubtranslucida,blanca,ocasionalmenteblancaamarillenta,susgranossonsueltos,sutamaodegranovadefinoamedio,enmenorcantidadgranogrueso,laformadesusgranosvadesubangularasubredondeadosynosevisualizacementoymatriz.

Lalimolitapresentalassiguientescaractersticas:varioscolores(grisclara,cafrojizo),suaveamoderadamentefirme,irregularaamorfaynocalcrea.

Laarcillolitapresentalassiguientescaractersticas:varioscolores(cafrojiza,ocasionalmentecremayrojoladrillo),firmeamoderadamentefirme,ynocalcrea.

1.1.2.2ConglomeradoInferiorTiyuyacu

Estasociadoconarenisca,limolitayarcillolita.Elconglomeradopresentalassiguientescaractersticas:varioscolores(colornegro,enmenorcantidadgrisclaro,grisoscuro,blancoamarillentoycafrojizo)yduroamuyduro.4

Laareniscapresentalassiguientescaractersticas:cuarzosa,subtransparenteasubtranslucida,enmenorcantidadblancaamarillentaynegra,ocasionalmenteblanca,suelta,eltamaodesugranovadefinoamedio.

Lalimolitapresentalassiguientescaractersticas:colorgrisclaro,gradandoaareniscamuyfinaynocalcrea.Laarcillolitapresentalassiguientescaractersticas:varioscolores(colorcafrojiza,rojoladrillo),ynocalcrea.

1.1.3FORMACINTENA

Conformadaporarcillolitaintercaladaconlimolitayocasionalmentecalizayareniscaalabase.Laarcillolitapresentalassiguientescaractersticas:colorrojizo,chocolate,ocasionalmentecafamarillento,firmeamoderadamentefirmeycalcrea.

Lalimolitapresentalassiguientescaractersticas:cafrojiza,grisverdosa,suaveamoderadamentefirme,formairregularaamorfoycalcrea.

1.1.3.1AreniscaBasalTena

Seencuentraintercaladaconlimolitayarcillolita.Laareniscapresentalassiguientescaractersticas:cuarzosa,subtransparente,ocasionalmenteblancalechosaablanca,tamaodegranomuyfinoafino,cementocalcreoymatrizkaolinitica.

Lalimolitapresentalassiguientescaractersticas:grisclara,enmenorcantidadgrisverdosaycrema,moderadamentefirmeafirme,subbloqueabloque,calcreaylocalmentegradandoaareniscamuyfina.

Laarcillolitapresentalassiguientescaractersticas:colorchocolate,enmenorcantidadcafrojiza,ocasionalmentecafamarillenta,irregularasubbloqueyligeramentecalcrea.5

1.1.4FORMACINNAPO

Estconformadaporlutita,areniscaycarbnalabase.Lalutitapresentalassiguientescaractersticas:grisoscura,negra,yocasionalmentegrisclara,suaveamoderadamentefirme,localmentetexturalimosaynocalcrea.

Laareniscapresentalassiguientescaractersticas:cuarzosa,subtransparenteasubtranslucida,tamaodegranomuyfinoafino.Elcarbnpresentalassiguientescaractersticas:colornegro,firmeamoderadamenteduroeirregularasubbloque.

Enlaparteinferiordeestaseccintenemosareniscaintercaladaconlutitalascualessedescribenacontinuacin:

Laareniscapresentalassiguientescaractersticas:cuarzosa,tamaodegranomedio,granogruesoalabase,suelta,formadelgranosubangularasubredondeada,moderadamenteclasificada,nosevisualizacementoymatriz.Presenciadehidrocarburoenformadepuntosdecolorcafoscuroanegro,nopresentafluorescencianatural.Lalutitapresentalassiguientescaractersticas:colorgrisoscuroanegro,firmeamoderadamentedura,sublaminada,texturalimosaynocalcrea.

1.1.4.1LutitaSuperiorNapo

Estconformadaporlutitaconestratosdelgadosdecaliza.Lalutitapresentalassiguientescaractersticas:grisoscura,enmenorcantidadnegra,firmeamoderadamentefirme,laminadaasublaminada,subfsilynocalcrea.Lacalizasepresentaenformacrema,blancalechosa,firmeamoderadamentedura,irregularasubbloque.

EnlaFigura1.1semuestralascaractersticaslitolgicasdelasformacionesquesondeintersdenuestroestudio.6

Figura1.1CaractersticaslitolgicasdelasformacionesFuente:DepartamentodeCartografa,Petroproduccin

7

1.2DESCRIPCINESTRATIGRFICA

LaEstratigrafa,comopartedelaGeologa,estudiaaquellosestratosconstituidosdecuerposrocosos,reconociendoenellosformas,composicioneslitolgicas,propiedadesgeofsicasygeoqumicas,sucesionesoriginarias,relacionesdeedad,distribucinycontenidofosilfero.

ElcomportamientoestratigrficodelCampoMAGesgeneralizadoalaCuencaOrientalEcuatorianaparalacualsehanrealizadomuchosestudiossobreestratosysuspropiedadesquevandesdelasuperficiehastalaszonasdeinters,paralocualsehadiseadounacolumnabaseydedondeseobtieneinformacincomo:erayedadgeolgica,formacinalaquepertenece,ambientededepositacin,espesorpromedio,litologa,etc.

AcontinuacinsedescribirlosprincipalesestratosdeintersdentrodenuestroestudiodelCampoMAG:

1.2.1FORMACINORTEGUAZA

PertenecealaedaddelOligocenodentrodelperiodoPalegeno.Estaformacinpresentaunespesoraproximadode50a500pies.ElambientededepositacinenelquesedioestaformacinesdeaguasalobreaMarina,tambinconocidocomobrake.

1.2.2FORMACINTIYUYACU

Elespesorpromediodelaformacinesde100a1500piesypertenecealaedaddelOligocenoalEoceno.ElambientedeposicionalpresenteenlaformacinesContinental.Enlassmica,elcontactoTiyuyacu-OrteguazacorrespondeaunfuertereflectorquemarcaelpasodeambienteContinentalaMarino.8

1.2.3FORMACINTENA

Tieneunespesoraproximadode400a3200pies;cuerpodondesepuedeencontrarlasubdivisinendosmiembros,queson:

1.2.3.1TenaSuperior

PertenecealaedaddelPaleocenoyconstituyelabasedelaeraCenozoica.ElambientededepositacinesContinental.

1.3.2.2TenaInferior

ElambientededepositacindeestapartedelaformacinesContinentalaMarinaSomera.LaeraMesozoicatienesuscomienzosenlaparteinferiordeTenaypertenecealaedadCretcica.

1.2.4FORMACINNAPO

Consisteenalrededorde500a2500piesdelutitasycalizasconintercalacionesdeareniscas.LaformacinNapoesfcilmentereconocibleporlapresenciadereflectoresfuertesquecorrespondenanivelesdecalizas.EstaformacinpertenecealperiodoquevadesdeelCretcicoMedioalSuperiorymarcaeliniciodelaeraMesozoica.MuchosautoresdanalaformacinNapolacategoradegrupo,dividindolaencuatromiembros(alosqueselesasignaelnombredeformaciones),quecorrespondeasecuenciasmarinasdeaguaspocoprofundas:

1.2.4.1NapoSuperior

IncluyelascalizasM-1delazonasubandina(casinoexpresadasenlamayorpartedelaCuencaOriental),alaslutitasdeNapoSuperioryalasareniscassuperioresdelGrupoNapo(areniscasM-1).LabasedelaformacinNapoSuperior9

estdefinidaporeltopedelltimobancocalcreadelacalizaM-2,mientrasquesutopeesladiscontinuidaderosivamayordelabasedelaformacinTena;localmenteexpresadaporlasareniscasBasalTena.LaformacinNapoSuperiorincluyetresocuatrosedimentariastransgresivasregresivas,cadaunaseparadapordiscontinuidadesaveceserosivas.

CorrespondenrespectivamentealacalizaM-1,laslutitasM-1,laparteinferiordelasareniscasM-1yalapartesuperiordelasareniscasM-1.10

CAPITULO2

QUMICADEARCILLASYCOMPORTAMIENTODELASAMINASENLAINHIBICIN

2.1QUMICADEARCILLAS

Eltrminoarcillaseusahabitualmentecondiferentessignificados:

Desdeelpuntodevistamineralgico,englobaaungrupodeminerales(mineralesdelaarcilla),filosilicatosensumayorparte,cuyaspropiedadesfisico-qumicasdependendesuestructuraydesutamaodegrano,muyfino(inferiora2mm).

Desdeelpuntodevistapetrolgicolaarcillaesunarocasedimentaria,enlamayorpartedeloscasosdeorigendetrtico,concaractersticasbiendefinidas.Paraunsedimentlogo,arcillaesuntrminogranulomtrico,queabarcalossedimentosconuntamaodegranoinferiora2mm.

Lasarcillassonconstituyentesesencialesdegranpartedelossuelosysedimentosdebidoaqueson,ensumayorparte,productosfinalesdelameteorizacindelossilicatosque,formadosamayorespresionesytemperaturas,enelmedioexgenosehidrolizan.

Losmineralesarcillosossonmineralesdesilicatoalumnicodegranosfinosquetienenmicroestructurasbiendefinidas.Enlaclasificacinmineralgica,losmineralesarcillososestnclasificadoscomosilicatosestratificadosporquelaestructuradominantesecomponedecamasformadasporcapasdesliceyalmina.

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Cadacapaconstadeunaestructuralaminarydelgada,llamadacapaunitaria.Lamayoradelosmineralesarcillosostienenunamorfologalaminar.Segnlasunidadesrepetidasdelaestructura,losmineralesarcillosostambinsepuedenclasificardeacuerdoalarelacindecapasdesliceacapasdealmina,talcomo1:1,2:1y2:2,ademsdesiestosmineralesarcillosossonestratificadosoenformadeaguja.

Enlaindustriadefluidosdeperforacin,ciertosmineralesarcillosostalescomolaesmectita,unodelosprincipalescomponentesdelabentonita,sonusadosparaproporcionarviscosidad,estructuradegelycontroldefiltrado.

Lasarcillasdelaformacinseincorporaninevitablementeenelsistemadefluidodeperforacindurantelasoperacionesdeperforacinypuedencausarvariosproblemas.Porlotanto,losmineralesarcillosospuedenserbeneficiososodainosparaelsistemadefluido.Eltrminobentonitaseusaparadescribirlamontmorillonitasdicaexplotadacomercialmentequeseusacomoaditivoparaellododeperforacin.

2.1.1ESTRUCTURADELOSFILOSILICATOS

Comoveremos,laspropiedadesdelasarcillassonconsecuenciadesuscaractersticasestructurales.Porelloesimprescindibleconocerlaestructuradelosfilosilicatosparapodercomprendersuspropiedades.

Lasarcillas,aligualqueelrestodelosfilosilicatos,presentanunaestructurabasadaenelapilamientodeplanosdeionesoxgenoehidroxilos.ComoindicalaFigura2.1losgrupostetradricosdelosfilosilicatos(SiO)44-seunencompartiendotresdesuscuatrooxgenosconotrosvecinosformandocapas,deextensininfinitayfrmula(Si2O5)2-,queconstituyenlaunidadfundamentaldelosfilosilicatos.Enellaslos12

tetraedrossedistribuyenformandohexgonos.Elsiliciotetradricopuedeestar,enparte,sustituidoporAl3+oFe3+.

Estascapastetradricasseunenaotrasoctadricasdetipobrucita.EnellasalgunosAl3+oMg2+,puedenestarsustituidosporFe2+oFe3+ymsraramenteporLi,Cr,Mn,Ni,CuoZn.Elplanodeuninentreambascapasestformadoporlosoxgenosdelostetraedrosqueseencontrabansincompartirconotrostetraedros,yporgrupos(OH)-delacapabructicaogibsitica,deformaque,enesteplano,quedeun(OH)-enelcentrodecadahexgonoformadopor6oxgenosapicales.Elrestodelos(OH)-sonreemplazadosporlosoxgenosdelostetraedros.

Figura2.1EstructurasTetradricasdelosFilosilicatosFuente:www.uclm.es

Unauninsimilarpuedeocurrirenlasuperficieopuestadelacapaoctadrica.As,losfilosilicatospuedenestarformadospordoscapas:tetradricamsoctadricaysedenominanbilaminares,1:1;obienportrescapas:unaoctadricaydos

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tetradricas,denominndosetrilaminares,2:1.Alaunidadformadaporlaunindeunacapaoctadricamsunaodostetradricasseladenominalmina.Enalgunosfilosilicatos(esmectitas,vermiculitas,micas...)laslminasnosonelctricamenteneutrasdebidoalassustitucionesdeunoscationesporotrosdedistintacarga(Figura2.2).

Elbalancedecargasemantieneporlapresencia,enelespaciointerlaminar,oespacioexistenteentredoslminasconsecutivas,decationes,cationeshidratadosogruposhidroxilocoordinadosoctadricamente,similaresalascapasoctadricas,comosucedeenlascloritas.Astasltimastambinselasdenomina2:1:1.Launidadformadaporunalminamslainterlminaeslaunidadestructural.Loscationesinterlaminaresmsfrecuentessonalcalinos(NayK)oalcalinotrreos(MgyCa).

Tambinpertenecenaestegrupodemineraleslasepiolitaylapaligorskita,apesardepresentardiferenciasestructuralesconelrestodelosfilosilicatos.

Estructuralmenteestnformadasporlminasdiscontinuasdetipomica.Adiferenciadelrestodelosfilosilicatos,quesonlaminares,yaquelacapabasaldeoxgenosescontinua,perolosoxgenosapicalessufrenunainversinperidicacada8posicionesoctadricas(sepiolita)ocada5posiciones(paligorskita).Estainversindalugaralainterrupcindelacapaoctadricaqueesdiscontinua.

2.1.2PROPIEDADESFISICO-QUMICAS

Debidoasuspequeostamaosdepartculas,lasarcillasylosmineralesarcillosossonanalizadoscontcnicasespecialestalescomoladifraccinderayosX,laabsorcininfrarrojaylamicroscopiaelectrnica.

LaCapacidaddeIntercambioCatinico(CEC),laadsorcindeaguayelreasuperficialsonalgunasdelaspropiedadesdelosmineralesarcillososquesuelenserdeterminadasparalograrunamejorcaracterizacindelosmineralesarcillososyminimizarlosproblemasdeperforacin.14

Figura2.2DistribucinlaminardelosfilosilicatosFuente:www.uclm.es

Lasimportantesaplicacionesindustrialesdeestegrupodemineralesradicanensuspropiedadesfsico-qumicas.Dichaspropiedadesderivan,principalmente,de:

Suextremadamentepequeotamaodepartcula(inferiora2mm).Sumorfologalaminar(filosilicatos).Lassustitucionesisomrficas,quedanlugaralaaparicindecargaenlaslminasyalapresenciadecationesdbilmenteligadosenelespaciointerlaminar.

Comoconsecuenciadeestosfactores,presentan,porunaparte,unvalorelevadodelreasuperficialy,alavez,lapresenciadeunagrancantidaddesuperficieactiva,conenlacesnosaturados.Porellopuedeninteraccionarconmuydiversassustancias,enespecialcompuestospolares,porloquetienencomportamientoplsticoenmezclasarcilla-aguaconelevadaproporcinslido/lquidoysoncapacesenalgunoscasosdehinchar,coneldesarrollodepropiedadesreolgicasensuspensionesacuosas.

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2.1.2.1Superficieespecfica

Lasuperficieespecficaoreasuperficialdeunaarcillasedefinecomoelreadelasuperficieexternamselreadelasuperficieinterna(enelcasodequeestaexista)delaspartculasconstituyentes,porunidaddemasa,expresadaenm2/g.

Lasarcillasposeenunaelevadasuperficieespecfica,muyimportanteparaciertosusosindustrialesenlosquelainteraccinslido-fluidodependedirectamentedeestapropiedadquesepresentaenlatabla2.1.

TABLA2.1SUPERFICIESESPECFICASDEALGUNASARCILLASTIPODEARCILLASUPERFICIESESPECFICASCaolinitadeelevadacristalinidadhasta15m2/gCaolinitadebajacristalinidadhasta50m2/gHalloisitahasta60m2/gIllitahasta50m2/gMontmorillonita80-300m2/gSepiolita100-240m2/gPaligorskita100-200m2/gElaboradopor:PedroOrbeFuente:M-ISWACO

2.1.2.2CapacidaddeIntercambioCatinico

Esunapropiedadfundamentaldelasesmectitas.Soncapacesdecambiar,fcilmente,losionesfijadosenlasuperficieexteriordesuscristales,enlosespaciosinterlaminares,oenotrosespaciosinterioresdelasestructuras,porotrosexistentesenlassolucionesacuosasenvolventes.16

Lacapacidaddeintercambiocatinico(CEC)sepuededefinircomolasumadetodosloscationesdecambioqueunmineralpuedeadsorberaundeterminadopH.Esequivalentealamedidadeltotaldecargasnegativasdelmineral.Estascargasnegativaspuedensergeneradasdetresformasdiferentes:

Sustitucionesisomrficasdentrodelaestructura.Enlacesinsaturadosenlosbordesysuperficiesexternas.Disociacindelosgruposhidroxilosaccesibles.

Elprimertipoesconocidocomocargapermanenteysuponeun80%delacarganetadelapartcula;ademsesindependientedelascondicionesdepHyactividadinicadelmedio.

LosdosltimostiposdeorigenvaranenfuncindelpHydelaactividadinica.EnlaTabla2.2semuestranalgunosejemplosdecapacidaddeintercambiocatinico

TABLA2.2EJEMPLOSCAPACIDADDEINTERCAMBIOCATINICO

Capacidaddeintercambiocatinicomeq/100gCaolinita:3-5Halloisita:1040Illita:1050Clorita:1050Vermiculita:100200Montmorillonita:80200Sepiolita-paligorskita:20-35

Elaboradopor:PedroOrbeFuente:M-ISWACO17

LaCECestexpresadaenmiliequivalentespor100gramosdearcillaseca(meq/100g).

LaCECdelamontmorillonitaestcomprendidadentrodelrangode80a150meq/100gdearcillaseca.LaCECdelasilitasycloritasesdeaproximadamente10a40meq/100gLaCECdelaskaolinitasesdeaproximadamente3a10meq/100gdearcilla.

LaPruebadeAzuldeMetileno(MBT)esunindicadordelaCECaparentedeunaarcilla.Cuandoserealizaestapruebasobreunlodo,semidelacapacidadtotaldeintercambiodeazuldemetilenodetodoslosmineralesarcillosospresentesenellodo.

Parahacerseunaideadeloscationesquereemplazarnaotroscationesenlasposicionesdeintercambio,seaceptageneralmentelasiguientesecuencia,disponindolaenordendepreferenciadecreciente:

H+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>Li+

Esdecirquecualquiercatinalaizquierdareemplazaracualquiercatinubicadoasuderecha.Laconcentracinrelativadecadacatintambinafectaestapreferenciadeintercambiocatinico.Aunqueresultemsdifcilreemplazarelcalcioqueelsodio,silaconcentracininicadeNa+esconsiderablementemsaltaquelaconcentracindeCa2+,elsodiodesplazaralcalcio.Elintercambiocatinicopuederesultardeuncambiodetemperaturavistoquemuchoscompuestostienendiferentesrelacionesdesolubilidadatemperatura.

Lasolubilidaddealgunasdelassalesclcicascomunes,talescomoCaSO4,disminuyeagrandestemperaturas,mientrasquelasolubilidaddelamayoradeloscompuestosdesodiosaumenta.AmedidaquelaconcentracindeNa+/Ca2+18

aumenta,loscationesCa2+delaarcillatiendenaserreemplazadosporloscationesNa+delasolucin.

2.1.2.3Capacidaddeadsorcin

Algunasarcillasencuentransuprincipalcampodeaplicacinenelsectordelosabsorbentesyaquepuedenabsorberaguauotrasmolculasenelespaciointerlaminar(esmectitas)oenloscanalesestructurales(sepiolitaypaligorskita).

Lacapacidaddeabsorcinestdirectamenterelacionadaconlascaractersticastexturales(superficieespecficayporosidad)ysepuedehablardedostiposdeprocesosquedifcilmentesedandeformaaislada:absorcin(cuandosetratafundamentalmentedeprocesosfsicoscomolaretencinporcapilaridad)yadsorcin(cuandoexisteunainteraccindetipoqumicoentreeladsorbente,enestecasolaarcilla,yellquidoogasadsorbido).Paraevitarconfusiones,enadelantemencionaremoslapalabraadsorcincomoelconjuntodelosdosprocesosmencionadosanteriormente.

2.1.2.4HidratacineHinchamiento

Lahidratacinydeshidratacindelespaciointerlaminarsonpropiedadescaractersticasdelasesmectitas,ycuyaimportanciaescrucialenlosdiferentesusosindustriales.Aunquehidratacinydeshidratacinocurrenconindependenciadeltipodecatindecambiopresente,elgradodehidratacinsestligadoalanaturalezadelcatininterlaminaryalacargadelalmina.

Laadsorcindeaguaenelespaciointerlaminartienecomoconsecuencialaseparacindelaslminasdandolugaralhinchamiento.Esteprocesodependedelbalanceentrelaatraccinelectrostticacatin-lminaylaenergadehidratacindelcatin.19

Amedidaqueseintercalancapasdeaguaylaseparacinentrelaslminasaumenta,lasfuerzasquepredominansonderepulsinelectrostticaentrelminas,loquecontribuyeaqueelprocesodehinchamientopuedallegaradisociarcompletamenteunaslminasdeotras.

Cuandoelcatininterlaminareselsodio,lasesmectitastienenunagrancapacidaddehinchamiento,pudiendollegaraproducirselacompletadisociacindecristalesindividualesdeesmectita,teniendocomoresultadounaltogradodedispersinyunmximodesarrollodeintercambio.Siporelcontrario,tienenCaoMgcomocationesdecambiosucapacidaddehinchamientosermuchomsreducida.

2.1.2.5Plasticidad

Lasarcillassoneminentementeplsticas.Estapropiedadsedebeaqueelaguaformaunaenvolturasobrelaspartculaslaminaresproduciendounefectolubricantequefacilitaeldeslizamientodeunaspartculassobreotrascuandoseejerceunesfuerzosobreellas.Laelevadaplasticidaddelasarcillasesconsecuencia,nuevamente,desumorfologalaminar,tamaodepartculaextremadamentepequeo(elevadareasuperficial)yaltacapacidaddehinchamiento.

Larelacinexistenteentreellmitelquidoyelndicedeplasticidadofreceunagraninformacinsobrelacomposicingranulomtrica,comportamiento,naturalezaycalidaddelaarcilla.Engeneral,cuantomspequeassonlaspartculasymsimperfectasuestructura,msplsticoeselmaterial.

2.1.2.6Tixotropa

Eslapropiedadquetienenlassuspensionesbentonticasdepasardeunfluidolquidoaunasuspensindegelmedianteagitacin.Ciertosgelespuedenlicuarsecuandoseagitan,vibranysesolidificandenuevocuandocesalaagitacinola20

vibracin.Lasagitacionesovibraciones,oinclusomenoresperturbacionesmecnicashacenqueunasustanciatixotrpicasevuelvamsfluida,hastaelextremodecambiardeestado,deslidaalquidapudiendorecuperarseysolidificardenuevocuandocesalaagitacinovibracin.

Ciertasarcillaspresentanpropiedadestixotrpicas.Cuandolasarcillastixotrpicasseagitan,seconvierteenunverdaderolquido,esdecir,pasande"gel"a"sol".Siacontinuacinselasdejaenreposo,recuperanlacohesinyelcomportamientoslido.

Graciasaestapropiedad,independientedeladensidad,loslodoscolaboranenelmantenimientodelasparedesdelaperforacin,inclusoenformacionesdebajacohesin,altiempoqueayudanamantenerlosslidosextradosenlaperforacinensuspensinalinterrumpirselacirculacindelosmismos(extraccindetubera,averasdelabombaodelcircuito,etc.)evitandoenbuenapartequesedepositensobredichosslidosenelfondooqueseproduzcaembolamientos.

2.1.3TIPOSDEARCILLAS

Existeungrannmerodemineralesarcillosos,perolosquenosinteresanenrelacinconlosfluidosdeperforacinpuedenserclasificadosentrestipos.

Elprimertipoconstadearcillasenformadeagujanohinchablescomolaatapulguitaolasepiolita.Secreequelaformadelaspartculasesresponsabledelacapacidadquelaarcillatieneparaaumentarlaviscosidad.Eltamaonaturaldecristalesfinosylaformadeagujahacenquelaarcilladesarrolleunaestructuradeescobillasamontonadasensuspensin,demostrandoasunaaltaestabilidadcoloidal,inclusoenlapresenciadeunaaltaconcentracindeelectrolitos.21

Debidoasuformayasuscaractersticasnohinchables,estasarcillasdemuestranuncontroldefiltracinmuydbil.Porestemotivo,laatapulguitaseusaprincipalmentecomomejoradordeviscosidadenloslodosbaseaguasalada,mientrasquelasepiolitaseusageneralmentecomoviscosificadorsuplementarioparalosfluidosgeotrmicosydealtatemperatura.Estasarcillasnoestncasinuncapresentesenlaslutitasdelasformaciones.

Elsegundotiposonlasarcillaslaminaresnohinchables(oligeramentehinchables):ilita,cloritaykaolinita,lascualesserndescritasmsadelante.

Eltercertiposonlasmontmorillonitaslaminaresmuyhinchables.Elsegundoyeltercertipodemineralesarcillososseencuentranenlaslutitasdelasformaciones,enelordensiguienteyencantidadesdecrecientes:

1.ilita,2.clorita,3.montmorillonitay4.kaolinita.

Comoestnpresentesenlasformacionesperforadas,estasarcillassedispersanencantidadesvariablesdentrodelsistemadefluidodeperforacin.Lamontmorillonitapresenteenlaslutitasesgeneralmentelamontmorillonitaclcica,porqueestenequilibrioconelaguadelaformacin,lacualesgeneralmentericaencalcio.Lamontmorillonitasdicatambinseaadenormalmenteaunlodoparaaumentarlaviscosidadyreducirelfiltrado.

Laspropiedadesdefiltracinyreolgicasdellododependendelascantidadesdelasdiferentesarcillascontenidasenellodo.Comolamontmorillonitaesaadidaintencionalmenteaunlodoparacontrolarestaspropiedades,losotrostiposdearcillaspuedenserconsideradoscomocontaminantes,vistoquenosontaneficacescomounaarcillacomercial.22

Enaguadulce,lascapasadsorbenelaguaysehinchanhastaelpuntoenquelasfuerzasquelasmantienenunidassedebilitanylascapasindividualespuedensepararsedelospaquetes.Laseparacindeestospaquetesenmltiplescapassellamadispersin.Esteaumentodelnmerodepartculas,juntoconelaumentoresultantedelreasuperficial,causaelespesamientodelasuspensin.

Figura2.3FotomicrografadebentonitaFuente:M-ISWACO

Lafigura2.3esunafotomicrografarealdeunapartculadebentonita.Ntesequesepareceaunabarajadecartasabiertaenabanico.Sepuedeobservarquevariasdelaspartculaslaminaressetraslapan.

Lasarcillassongeneralmentedeltipodedoscapascomolakaolinitaodeltipodetrescapascomolamontmorillonita,lacloritaolailita.Cadapartculadearcillalaminarsecomponedeunapilamientodecapasunitariasparalelas.Cadacapaunitariaconstadeunacombinacindehojasdeslicedispuestastetradricamente(enpirmide)yhojasdealminaomagnesiadispuestasoctadricamente(ochocaras).Lasarcillasdetrescapassecomponendecapasunitariasconstituidaspor

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doshojastetradricasdecadaladodeunahojaoctadrica,enciertomodocomounemparedado(Figura2.4).

Figura2.4PartculadeMontmorillonitaidealizadaFuente:www.uclm.es

Figura2.5PirofilitaelctricamenteneutraFuente:www.uclm.es

Lasarcillasdedoscapassecomponendecapasunitariasconstituidasporunahojatetradricayunahojaoctadrica.Lasarcillaspuedenserelctricamenteneutrasoestarcargadasnegativamente(Figura2.5).

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2.1.3.1ArcillasMontmorillonticas(ArcillasDeTresCapas)

Sisesustituyeuntomodealuminio(Al3+)porunsolotomodemagnesio(Mg2+)enlaestructurareticular(disposicindelostomos),statendrunelectrnexcedenteounacarganegativa(Figura2.6).Lacarganegativanetaescompensadaporlaadsorcindecationes(ionespositivos)enlassuperficiesdelacapaunitaria,tantoenlassuperficiesinteriorescomoenlassuperficiesexterioresdelapilamiento.

Figura2.6SustitucindeAl3+porMg2+causandounapartculacargadanegativamenteFuente:M-ISWACO

Loscationesqueseadsorbenenlassuperficiesdelascapasunitariaspuedensercambiadosporotroscationesysellamanloscationesintercambiablesdelaarcilla.Lacantidaddecationesporpesounitariodelaarcillasemideyseregistracomocapacidaddeintercambiocatinico(CEC).

Elcatinpuedeseruniondesimplecargacomoelsodio(Na+)ouniondedoblecargacomoelcalcio(Ca2+)oelmagnesio(Mg2+).Deestemodo,tenemosmontmorillonitasdica,montmorillonitaclcicay/omontmorillonitamagnsica.

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Aunquelabentonitacomercialestgeneralmentedefinidacomomontmorillonitasdica,elcalcioyelmagnesiointercambiablespuedenconstituirde35a67%delacapacidadtotaldeintercambio.Lapropiedadmstpicadelasmontmorillonitaseslacapacidaddehinchamientoentrecapas(hidratacin)conelagua.

2.1.3.2Ilitas(ArcillasDeTresCapas)

Lasilitastienenlamismaestructurabsicaquelasmontmorillonitas,peronomuestranlacapacidaddehinchamientoentrecapas.EnvezdelasustitucindeAl3+porMg2+comoenlamontmorillonita,lailitatieneunasustitucindeSi4+porAl3+,locualanproduceunacarganegativa.Loscationescompensadoressonprincipalmenteelionpotasio(K+).

Entrelosmineralesarcillosos2:1,laesmectita,ilita,ycapasmixtasdeilitayesmectitasonencontradasdurantelaperforacindeformacionesdelutita,causandofrecuentementedistintosproblemasrelacionadosconlaestabilidaddelpozoyelmantenimientodelfluidodeperforacin.Lanaturalezaproblemticadeestosmineralesarcillosospuedeestarrelacionadaconloscationesdbilmenteenlazadosentrelascapasylascargasdbilesdelascapasqueproducenelhinchamientoyladispersinalentrarencontactoconelagua.Amedidaquelaprofundidadaumenta,lasformacionesdelutitasevuelvengeneralmentemenoshinchablesperomsdispersivasenagua.

2.1.3.3Cloritas(ArcillasdetresCapas)

Lascloritasestnestructuralmenterelacionadasconlasarcillasdetrescapas.Lascloritasnosehinchanensuformapura,peropuedehacersequehinchenligeramentealsermodificadas.Enestasarcillas,loscationescompensadoresdecargaentrelascapasunitariasdetipomontmorillonitasonreemplazadosporunacapadehidrxidodemagnesiooctadrico,obrucita,estosemuestraenlaFigura26

2.7.EstacapatieneunacargapositivanetadebidoalasustitucindeciertosMg2+porAl3+enlacapadebrucita.

Figura2.7ComparacindeestructurasdearcillasFuente:M-ISWACO

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Lascloritasseencuentranfrecuentementeenantiguossedimentosmarinosenterradosagrandesprofundidades,ynormalmentenocausanningnproblemaimportanteamenosqueestnpresentesengrandescantidades.Lacapacidaddeintercambiocatinicodelacloritavarade10a20meq/100g,principalmentedebidoalosenlacesrotos.Lacloritatambinpuedeformararcillasdecapasmixtasconotrosmineralesarcillosostalescomolaesmectita.Laarcillaresultantedecapasmixtastendralaspropiedadesdeambostiposdemineralesarcillosos.

2.1.3.4Kaolinitas(ArcillasDeDosCapas)

Lakaolinitaesunaarcillanohinchablecuyascapasunitariasestnfuertementeligadasmedianteenlacesdehidrgeno.Estoimpidelaexpansindelapartcula,porqueelaguanoescapazdepenetrarenlascapas.Lakaolinitanocontienecationesentrecapasnitienecargassuperficialesporquenoseproducecasiningunasustitucinenlashojastetradricasuoctadricas.Sinembargo,algunaspequeascargaspuedenresultardelosenlacesrotosolasimpurezas.Porlotanto,lakaolinitatieneunacapacidaddeintercambiocatinicorelativamentebaja(de5a15meq/100g).Lakaolinitaseencuentracomnmentecomocomponentemenoramoderado(5a20%)delasrocassedimentariastalescomolaslutitasylasareniscas.

TABLA2.3Mineralesqueseencuentranenelmedio

GRUPOESTRUCTURACARGACATINDE

HINCHAMIENTO

Esmectitacapa2:10.30.6Na;Ca;K;Mg2+VariableINTERCAMBIOKaolinitacapa1:1NulaNingunoNingunoTalcocapa2:1NulaNingunoNinguno+2++

Vermiculitacapa2:11.04.0K+;Mg2+VariableIlitacapa2:11.32.0K+NuloMicacapa2:12.0K+Ninguno

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Tabla2.3(Continuacin)Chloritacapa2:2VariableCapadebrucitaNuloSepiolitacadena2:1NulaNingunoNuloPaligorskitacadena2:1MenorNingunoNulo

ElaboradoporPedroOrbeFuente:M-ISWACO

Enlatabla2.3seencuentraunresumendelosmineralesquecomnmenteencontramosennuestromedio.

2.1.4COMPOSICINDELOSLODOSBASEAGUA-ARCILLA

Lasarcillascumplendosfunciones:(1)proporcionarviscosidadalfluidodeperforacin,y(2)depositarunrevoquequesellarlasformacionespermeablesparalimitarlasprdidasporfiltracinyevitarelatascamientodelatubera.Enalgunasreas,laperforacinpuedeseriniciadaconagua,dejandoquelosslidosperforadosseincorporen,produciendosuficientespropiedadesparapermitirlaperforacindelpozo.

Enotrassituaciones,seusansistemasabasedepolmeroscuandonoseaadeningunaarcillaalaformulacin.Enloslodosbaseagua-arcilla,elaguaconstituyelafaselquidacontinuaenlacualciertosmaterialessonmantenidosensuspensinyotrosmaterialessedisuelven.Seusaungrannmerodeaditivosdelodoparaobtenerpropiedadesespeciales,pero,fundamentalmente,todosloscomponentespuedenserdivididosentrescategoras.

1.Lafaseacuosaeslafasecontinuadellodo.Segnlaubicaciny/oelaguadisponible,stapuedeseraguadulce,aguademar,aguadura,aguablanda,etc.Noesraroqueseuseunavariedaddesolucionesdesalmueras,saladasasaturadascomolquidodebaseparaprepararunsistemaabasedeagua.29

2.Lafasedeslidosreactivossecomponedearcillascomerciales,arcillashidratablesincorporadasylutitasdelasformacionesperforadasquesonmantenidasensuspensindelafasefluida.Estosslidossontratadosqumicamenteparacontrolarlaspropiedadesdelfluidodeperforacin.Variosaditivossernusadosparaobtenerlaspropiedadesdeseadas.

3.Losslidosinertessonlosslidosensuspensinquesonqumicamenteinactivos.stospuedenserslidosdeperforacininertestalescomolacaliza,dolomitaoarena.Labaritaesaadidaalfluidodeperforacinparaaumentarladensidaddelfluidoytambinconstituyeunslidoinerte.

2.1.5HIDRATACINDELASARCILLAS

Elcristaldebentonitasecomponedetrescapas:unacapadealminaconunacapadesliceencimayotradebajo.Lalaminilladearcillaestcargadanegativamenteyunanubedecationesestrelacionadaconsta.Siungrannmerodeestoscationessonsodio,laarcillaserfrecuentementellamadamontmorillonitasdica.

Siloscationessonprincipalmentecalcio,laarcillaserllamadamontmorillonitaclcica.Segnelnmerodecationespresentes,elespacioentrecapasdelamontmorillonitasecaestarcomprendidoentre9,8(sodio)y12,1(calcio)yllenodeaguafuertementeligada.Cuandolaarcillasecaentraencontactoconaguadulce,elespacioentrecapasseexpandeylaarcillaadsorbeunagranenvolturadeagua.Estosdosfenmenospermitenquelasarcillasgenerenviscosidad.

ComoloindicalaFigura2.8,lasbentonitasabasedecalciosloseexpandenhasta17,mientrasquelabentonitasdicaseexpandehasta40.LoscationesdivalentescomoCa2+yMg2+aumentanlafuerzadeatraccinentrelaslaminillas,reduciendoaslacantidaddeaguaquesepuedeadsorber.Loscationes30

monovalentescomoNa+producenunafuerzadeatraccinmsdbil,permitiendoquemsaguapenetreentrelaslaminillas.

Figura2.8ComparacindelhinchamientoparalamontmorillonitaclcicaysdicaFuente:M-ISWACO

Comolabentonitasdicasehinchacuatrovecesmsquelabentonitaclcica,labentonitasdicagenerarunaviscosidadcuatrovecesmsgrande.Ademsdeadsorberelaguayloscationesenlassuperficiesexteriores,laesmectitaadsorbeaguaycationesenlassuperficiesentrelascapasdesuestructuracristalina.La

31

esmectitatieneunacapacidaddeadsorcindeaguamuchomayorqueotrosmineralesarcillosos.

Lacapacidaddeadsorberagua,lacantidaddecationesintercambiables(CEC)yelreasuperficialsonfenmenosmuyrelacionadosentresqueavecessonllamadospropiedadescoligativasdelaarcilla.

Estaspropiedadescoligativassonbsicamentemedidasdelareactividaddelaarcilla.ComolaCECesfcildemedir,setratadeunmtodoprcticoparaevaluarlareactividaddelaarcillaolutita.LaCECdelaarcillasepuedemedirmedianteunavaloracindeazuldemetileno.ParamedirlaCEC,seusaunasolucindeazuldemetileno0,01N,demaneraqueelnmerodemilmetrosdesolucindeazuldemetilenorequeridosparallegaralpuntofinalseaigualameq/100g.ElrangodeCECparamineralesarcillosospurosseindicaenlatabla2.4:

TABLA2.4RangodeCECparamaterialesmineralesarcillosospurosARCILLACEC(meq/100g)Esmectita80150Ilita1040Clorita1040Kaolinita3-10


Laesmectitaesclaramentemuchomsreactivaqueotrosmaterialesmineralesarcillosos.Laslutitasquecontienenesmectitasonlasmssensiblesalaguaylasmshidratables.Laslutitasquecontienenotrosmineralesarcillosostienenunamenorcapacidaddehidratacin,aunquepuedansersensiblesalagua.Lamayoradelaslutitascontienenvariostiposdearcillasencantidadesvariables.32

Lareactividaddeunalutitadependedelostiposydelascantidadesdemineralesarcillosospresentesenlalutita.Muchasveces,laCECconstituyeunamejormedidadelareactividaddelaarcillaqueelanlisismineralgicodeducidodelanlisisdedifraccinderayosX.

2.1.6INFLUENCIACATINICASOBRELAHIDRATACIN

Comoseindicanteriormente,elpoderrelativodesustitucindeuncatinporotroestindicadoporlasiguientesecuencia:

H+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>Li+

Uncatinpuedeservirdeenlaceparamantenerunidasalaspartculasdelmineralarcilloso,locualreducelahidratacin.Loscationesmultivalentesproducenunenlacemsfuerteentrelascapasqueloscationesmonovalentes,locualresultageneralmenteenlaagregacindelaspartculasdearcilla.Elpotasio,uncatinmonovalente,constituyelaexcepcindelaregla.Loscationesadsorbidospuedenhidratarseyatraerunaenvolturadeaguaquetieneunaformadefinida.

Eltamaoylaformadelcatinhidratadoafectansucapacidaddeencajarentrelassuperficiesentrecapasdelaarcillayafectantantoelhinchamientodelaarcillacomolahidratacindelaarcilla.Losespaciosdentrodelascapasdemontmorillonitacristalinasonde2,8.Lospequeosiones,comoelpotasio,queencajanentrelascapasdearcilla,sonintercambiadosconmayorfacilidadydemanerapermanente.Adems,loscationesqueaumentandetamaoalhidratarseextiendenlasdistanciasentrecapasparaestimularlahidratacindelaarcilla.Elcalcioesunbuenejemplo,teniendoundimetrohidratadode19,2.Ellitioesotroejemplo,teniendotresmolculasdeaguayundimetrohidratadode14,6.Loscationesmonovalentesquetienengrandesdimetroshidratadoscausanelmayorhinchamientoylamayordispersin.Loscationesmultivalentesquetienenpequeosdimetroshidratadossonlosmsinhibidores.33

TABLA2.5Tablacomparativadedimetrosinicosehidratados

CatinDimetroInico()

DimetroHidratado()

Li+1.5614.6Na+1.9011.2K+2.667.60NH4+2.865.0Mg2+1.3021.6Ca2+1.9819.2Al3+1.0018.0


Latabla2.5presentaeldimetroinico(cristalino)yeldimetrohidratadodeloscationesquesoncomunesalosfluidosdeperforacin.Despusdeadsorberseenlareginentrecapas,loscationeshidratadospuedendeshidratarseconeltiempoyserexpuestosaaltastemperaturasparaquelasdistanciasentrecapassereduzcanyqueloscationessevuelvanmenosreactivos.

2.1.7PROCESOSDEENLACEDELASPARTCULASDEARCILLA

Ademsdeconocerlacantidadycalidaddelasarcillasdeunlodo,serequiereconocerelestadodeasociacindelaspartculasdearcilla.Losdistintosprocesosdeenlacedelaspartculasdearcillasonimportantesparalareologadelassuspensionesdearcilla.Estosprocesosdeenlacedebensercomprendidosparaentenderycontrolarloscambiosreolgicosenlosfluidosdeperforacin.

Laspartculaslaminaresfinasyplanasdearcillatienendossuperficiesdiferentes.Lacaragrandeosuperficieplanarestcargadanegativamenteylasuperficiefinadelbordeestcargadapositivamentedondeseinterrumpelaredyseexponelasuperficiedelenlaceroto.Estascargaselctricasyloscationesintercambiables

34

creanalrededordelaspartculasdearcillauncampodefuerzaselctricasquedeterminalamaneraenquedichaspartculasinteractanunasconotras.

Silosionesintercambiablessedisociandelasuperficiedelaarcilla,lafuerzarepulsivaentrelaslminascargadasnegativamenteesgrandeylaslminassedispersarn,alejndoselasunasdelasotras.Ladispersincompletaesrarayesprobablequeslopuedaocurrirensuspensionesdiluidasdemontmorillonitasdicapurificada.

Figura2.9ProcesosdeenlacedelaspartculasdearcillaFuente:M-ISWACO

Engeneralseproduceunciertogradodeenlacesentrelaspartculas.Laspartculasdearcillaseasociancuandoestnenunodelossiguientesestados:agregacin,dispersin,floculacinodesfloculacincomosepresentanenlaFigura2.9.Puedenestarenunoovariosestadosdeasociacinalmismotiempo,conunestadodeasociacinpredominando.

Laagregacin(enlacedecaraacara)resultaenlaformacindelminasopaquetesmsgruesos.Estoreduceelnmerodepartculasycausaunareduccindelaviscosidadplstica.Laagregacinpuedesercausadaporlaintroduccindecationesdivalentes,talescomoCa2+,enelfluidodeperforacin.Estopodraresultar

35

delaadicindecaloyeso,odelaperforacindeanhidritaocemento.Despusdelaumentoinicial,laviscosidaddisminuirconeltiempoylatemperatura,hastallegaraunvalorinferioralvalorinicial.

Ladispersin,reaccincontrariaalaagregacin,resultaenunmayornmerodepartculasyviscosidadesplsticasmsaltas.Laslaminillasdearcillasonnormalmenteagregadasantesdeserhidratadasyciertadispersinocurreamedidaquesehidratan.Elgradodedispersindependedelcontenidodeelectrolitosenelagua,deltiempo,delatemperatura,deloscationesintercambiablesenlaarcillaydelaconcentracindearcilla.Ladispersinesmsimportantecuandolasalinidadesmsbaja,lostiemposmsaltos,lastemperaturasmsaltasyladurezamsbaja.Inclusolabentonitanosedispersatotalmenteenaguaalatemperaturaambiente.

Lafloculacinserefierealaasociacindebordeabordey/obordeacaradelaspartculas,resultandoenlaformacindeunaestructurasimilarauncastillodenaipes.Estocausaunaumentodelaviscosidad,gelificacinyfiltrado.Laseveridaddeesteaumentodependedelasfuerzasqueactansobrelaspartculasenlazadasydelnmerodepartculasdisponiblesparaserenlazadas.Cualquiercosaqueaumentalasfuerzasrepulsivasentrelaspartculasocausalacontraccindelapelculadeaguaadsorbida,talcomolaadicindecationesdivalentesolastemperaturaselevadas,puedefomentarlafloculacin.

Ladesfloculacinesladisociacindelaspartculasfloculadas.Laadicindeciertosproductosqumicosallodoneutralizalascargaselectroqumicasenlasarcillas.Estoeliminalaatraccinqueresultadelenlacebordeabordey/obordeacaraentrelaspartculasdearcilla.Comoladesfloculacincausaunareduccindelaviscosidad,losproductosqumicosdesfloculantessonfrecuentementellamadosdiluyentesdelodo.Ladesfloculacintambinpermiteladisposicinplanadelaspartculasdearcillaenelrevoqueparareducirelfiltrado.36

2.1.8EFECTODELpH

Enestemomento,tambinresultapertinenteconsiderarelefectodelpHsobreelrendimientodelabentonita.Lamayoradetodosloslodosdeperforacinsontratadosdemaneraqueseanalcalinos,esdecirquedeberantenerunpHmayorde7.ComoelpHnoafectalaviscosidad,unadelasprincipalesconsideracioneseslaseleccindelrangodepHmsdeseableparaoptimizarlaspropiedadesreolgicasdelfluidodeperforacin.

CuandoelpHesmayorde9,5,ladispersindelaarcillaaumenta,incrementandolaviscosidaddelfluidodeperforacin.Anteriormente,sepusonfasisenlaobtencindelamayorviscosidadapartirdelaadicinmspequeadematerial.LaimportanciadelpHesquelaviscosidadcreadaporvaloressuperioresa10avecesnoguardaproporcinconloqueseconsideraserlaspropiedadesdeseablesdellodo.Porrazonesobvias,talescomoseguridadycorrosin,loslodosdeperforacincasinuncasonutilizadosdentrodelrangocidoconunpHinferiora7.

2.2PROBLEMASCONLUTITASINESTABLES

Laslutitasdesmoronablessonunodelosproblemasmscomunesasociadosalainestabilidaddelhoyo.Noexistensolucionessimplesparaesteproblema,perounacombinacindeunabuenaprcticadeperforacinyunbuenprogramadelodoayudarnaminimizarsuocurrencia.

Losproblemasrelacionadosconinestabilidaddelhoyoenseccioneslutticasson:

Limpiezadelhoyoineficiente.Atascamientodetuberayoperacionesdepesca.Incrementoenelcostodeltratamientoallodo.Malascementaciones.Problemasdederrumbes.37

Dificultadesparacorrerregistros.Ensanchamientodelhoyo.Necesidadderevestidoresintermedios.Prdidadetiempoenlaperforacinporlanecesidadderepasarelhoyo.

Losprincipalesfactoresmecnicosenlosproblemasconlutitasson:

2.2.1EROSINDEBIDOAALTASVELOCIDADESANULARES.

Aplicacindetcnicasinadecuadasdeperforacincomo:presindesurgencia,accindesuabeo,entreotras.

2.2.2INVASINDEFILTRADOHACIALAFORMACINYREACCINDESFAVORABLEDELFLUIDODEPERFORACINCONLASFORMACIONESINESTABLES.

Lainestabilidaddelaslutitaspuedeserelresultadodelassiguientesfuerzassolasocombinadas:

Presindesobrecarga.Presindeporos.Fuerzastectnicas.Absorcindeagua.

Desprendimientosdelutitastienenlugarcuandoseccionesnoperforadasdeformacionesdelutitasentranenelpozo.Cuandosepresentaesteproblema,seobservaunaumentoderipioseneltamizdelazaranda.Amenudouncambioeneltamaoyformadelosripiosacompaaelcambiodevolumen.Lapresindebombatiendeaaumentaramedidaqueelespacioanularessobrecargadoporelaumentodevolumendelosripios.38

Esteaumentoenlapresindebombaesgeneralmentelento,sibienenalgunoscasospuedeserenformaacelerada.Latorsinyelarrastreaumentanamedidaqueelespacioanularsesobrecargaconlosdesmoronamientosprovenientesdelazonalacualtieneproblemas.Estopuedeconduciralaprisionamientodelasarta.Cuandosehaceunviaje,elarrastresehaceanormalmenteacentuado.Estoesparticularmenteciertocuandopasanlosportamechasatravsdeseccionesdelpozodedimetroestrecho.Tambinalregresaralfondoseencuentraunllenadoexcesivo,comoresultadodequelosdesmoronamientosseaadenalacantidadderecortesquesesedimentanhaciaelfondoduranteelviaje.

Losproblemasqueaparecencomoresultadodelaentradaalpozodeseccionesnoperforadasdelutitaspuedendescribirseclasificandoelproblemasegnlossiguientestrestiposdelutitas.

Portadorasdegas.Bentonticas.Frgilesyfracturadas.

Lalutitaquecontienepequeasarenaslenticularesolutitaarenosaqueestcargadacongasaaltapresin,esprobablequesedesprendaamenosquelapresinhidrostticadelacolumnafluidaseasuficienteporlomenosparabalancearlapresindelaformacin.Siseperforapordebajodelapresindeequilibrio,lafaltadetensinsobreelladoadyacentealapareddelpozohacequelalutitasedesprendaoseaarrojadadentrodelpozodebidoalasdiferenciasdepresin.

Losprimerossntomasdeesteproblemasernusualmenteelaumentodearrastreydetorsin.Elestrechamientodelpozosedebeprobablementealaobturacinenciertaszonasdedimetroenbuencalibre.Ellodosecontaminarusualmentecon39

gassinquehayacambiosapreciablesenlaspropiedadesdellodo,elquepuedeadquirirunaspectoesponjoso.

Eltratamientoprimarioconsisteenaumentarladensidaddellodoengradosuficienteparaexcederlapresinexistentedentrodelaformacin.Lasresistenciasdelgelylaviscosidadsedebenmantenerenvaloresbajos,paraqueelgasatrapadosepuedaremovermecnicamenteysalgafcilmentedellodo.Labajaviscosidadyresistenciadegelayudartambinaevitarelsuccionamientodelalutitahaciaelpozocuandoseextraelatubera.Unaayudasecundariapuedeobtenersealagitarellodoenlostanquesconlasescopetassumergidasafindeayudarelescapedegascontenidoenellodo.

Lalutitabentonticacontienearcillascoloidalesqueseparecenaunamontmorillonitadebuenacalidadensucapacidaddehidratacin.Comoconsecuencia,lapenetracindeestetipodelutitasecaracterizaporunaumentodelaviscosidadyfrecuentementeporunareduccindeprdidadefiltrado.Lahidratacindelalutitabentonticahacequesehincheyseincorporeenellodo.

Enalgunoscasos,puedeminimizarselahidratacindeestasformacionesmediantelareduccindelaprdidadefiltradodellodo,conloquedisminuyelacantidaddeaguadisponibleparalahidratacindelaslutitas.Sinembargo,elusodeunsistemainhibidorusualmentetienemsxitoenelcontroldeesosslidoshidratables.

Lainhibicinpuedelograrsemediantelaadicindeunasalsolublequeproveauncatincapazdeintercambiarseconelindeligaduradelaarcilla.Elmismoefectopuedeconseguirseempleandounpolmero,quetiendaaencapsularlaslutitasbentonticasyareducirlacantidaddeaguadisponibleparalahidratacindelaarcilla.Adicionesdesalparacontrolarlainhibicinosmticadelaguaseutilizantambinfrecuentementedemodoquelaaccinosmticadeshidratalaslutitasenvezdehidratarlas.40

Formacionesdelutitasquehansidoelevadasaunngulomayorqueelnormalpuedentenderaingresaralpozoporflujoplsticocuandosonpenetradasporlabroca,reduciendolastensionescercadelpozo.Amedidaqueelfluidopenetraenesaslutitaseigualalaspresiones,puedentenderadeslizarseenelinteriordelpozodebidoafuerzasdesobrecarga.

Paraeltratamientodelosproblemasdelutitasfrgilesyfracturadas,esimportantereduciralmnimolaprdidadefiltradodellodo,conelfindeevitarhumedeceresaslutitas.Laadicindematerialesasflticostambincontribuyealcontrol,puesesosmaterialesseintercalandentrodelosestratos,reduciendolaprdidadefiltrado,proveyendounefectotaponanteaniveldelosmismos.

Unaumentodeladensidaddellodotambinayudaamanteneresaslutitasensulugar,cuandosepuedetolerarunincrementodedensidadsinpeligrodeprdidadecirculacin.Esaconsejablemantenerbajasviscosidadesparaevitareldesprendimientoporsuccindeestaslutitasdentrodelpozo.Cuandonosepuedeaumentarladensidadsinocasionarprdidadecirculacin,puedeaumentarselaviscosidadparaayudaracontenerlalutitaylimpiarmejorelhoyo,perolasresisten-ciasdegeldebenserdevaloresbajosparaimpedirlasuccindeesaslutitas.

Elproblemadelosdesprendimientosdelutitasnotieneunasolucinnicaodefinida.Cadasituacindebeevaluarseindependientementedelasdems.Sinembargo,siseconoceeltipodelutitainvolucradaenelproblema,eltratamientopuedeprescribirseconmayorprecisin.Dadoquemuchosproblemasdelutitasseoriginanencausasmecnicas,estassedebeninvestigarantetodo,ysisediagnosticaunacausamecnicadebeprocederseacorregirla.

Buenasprcticasdeperforacin,comolasquesecitanacontinuacinnosayudanenelproblemadelutitas.

Mantenerunbuencontroldeladensidaddellodo.41

Mantenerlaspropiedadesreolgicasadecuadasenelfluidoutilizado.Controlarlaprdidadefiltrado.Mantenerunasvelocidadesanularesnomuyelevadasparanoerosionarlasparedesdelhoyo.Mantenerelhoyolomsverticalposible.Nosacarnimeterlasartadeperforacinmuyrpidamente.Prepararbuenosprogramasderevestidores.

2.3COMPORTAMIENTODELASAMINASENLAINHIBICIN

Qumicosderivadosdelamoniacoincluyenaminas,amidas,poli-aminas,iminas,nitrilosyaminocidossonusadoscomocomponentesenalgunoslodosbaseagua.Estosqumicosestndirigidosacontribuirenlaestabilidaddelasarcillasylaslutitas.

Elclorurodeamoniofueprobadohacemsde30aoscomouninhibidordearcillas,elfosfatodedi-amoniohasidousadodurantemsde20aos.Lasaminasorgnicasselasadicionalosfluidosdeperforacinhace15aosparalabuenasuspensinytransportedelosrecortesylaestabilidaddelpozo.Lacomplejaqumicadelasaminasenlaactualidadesmejorentendidaysusaplicacionesseextiendencadavezms.

Lainestabilidaddelasarcillasesunconstanteycostosoproblemaenlaperforacinapesardelcrecienteempleodefluidosenquesufasecontinuanoeselagua(noacuosos)queincluyenaceitesminerales,steresuotrosportadoresnoacuosos.Lasarcillasconstituyenmsdel75%deformacintaladradaycausamsdel90%deproblemasenlainestabilidaddelospozos.Peroestosfluidosnoacuosostienenunalimitanteimportante,sucosto,porloquelosfluidosbaseamina/polmerosensistemasenlosqueelaguaessufasecontinuasehandesarrolladoproporcionando42

unaimportanteevolucinenprocesosdeperforacinenformacionesenlasquelaarcillaylutitassonelmayorproblema.

Cuandoloslodosbaseaguahansidoexpuestos,lasarcillastiendeninmediatamenteahincharseanteelcontactoconlosfluidosbaseagua.Dependiendodelacomposicinqumicadelasarcillas,estaspuedenresultarenunarpidaexpansinodispersindelaarcillamatrizenlapresindeformacin.

Alterandolaqumicadelafaseacuosa(porejemplolasaltasconcentracionesdeaniones)puedenretardarlosefectosdelagua,oporinclusindecationesactivos(calcioypotasio)elintercambiocatinicopuedeserreducido.

ComosepudoapreciarenlaTabla2.5elionPotasioyelionAmoniosonlosionesqueenestadodehidratacinsonlosquemenortamaopresentan.DeestosdosanionescitadosseseleccionarelionPotasioporestarpresenteenlosprincipiosactivosdeloscompuestosqueformanpartedellodobaseaminaconelqueseperforaelPozoX.

ElionPotasioesconsideradocomoelmejorionintercambiableyaquesuradioinicotieneundimetromuypequeo(Tabla2.5).Deestamanera,lascapasestnunidasfuertementeyseproduceunaestructurano-expandible.EstascaractersticasdeinteraccindelionPotasioconlasuperficiedelasarcillaspuedenserrelacionadascondosefectos:tamaoinicoyenergadehidratacin.

Cuandoelsistemapotsicoesdeshidratado,laslminastetradricasdeloscristalesadyacentessecontactanyelPotasiopierdesuenvolturadeaguaorientadaysehacemspequeo.Amedidaqueelprocesoprosigue,elefectodeconcentracinpuedeforzaralionhaciaelespaciolibredelasuperficieexpuesta.Unavezenposicin,esmantenidofuertementey:43

ElPotasioestlomscercanoposiblealcentrodelacarganegativadelcristaladyacente.Laestructuracerradaevitarehidratacincuandoesexpuestoalagua.ElPotasiotieneunatendenciamenoraserintercambiadoporotroion,yaquesuestructuraestadeshidratada.

Otrosionesnopermitenunacercamientotanestrechodelascapas.ElSodioyelCalcioqueseencuentrannormalmenteenlaesmectita,podranentrarenelespaciocristalino,perosonmuypequeosparaunircompletamentelaslminas.Larehidratacinllevaalentrampamientodeunacapadeaguayalaoportunidaddeintercambio.

ElionPotasiotienelasegundaenergadehidratacinmsbaja.Estabajahidratacinproducedeshidratacininterlaminarycolapsodelascapas.Sepuedeinducir,queelionPotasioestformadodeunaestructuracompactafuertementeagarrada.

Losproblemasdeestabilizacindelaslutitasocurrendelasiguientemanera:

Cuandolaesmectitaestpresente,elintercambiodePotasioporSodioyCalciocreaunaestructuramsestableymenoshidratable.Encambio;conlasilitas,elionPotasioreemplazacualquierionintercambiable(impureza)enlaestructurayexponetodalalutitaalambientedelmismoionaglomerantequemantienealailitaunida.

Lacantidaddeintercambiodebasequeocurreessubstancialmentereducida,especialmenteparaaltoscontenidosdeilita,ylalutitapermaneceestable.Enlasarcillasdecapasmixtas,elPotasiotrabajaenambosladosdelailitaylaesmectita,reduciendolacantidaddehinchazndiferencialqueocurre.ElionPotasiotrabajamejorenlaslutitasquetienenunaltoporcentajedeilitaoilita/esmectitamezcladosencombinacindelminasenlafraccindearcillas.Sinembargo,losionesdePotasiohidratadossonlosuficientementepequeoscomoparapenetrarlaslutitas44

nohidratables;laadsorcinselectivadelionPotasiolimitaaunmslahidratacinohinchazndelaformacin.

Conlaslutitashidratadasehinchadas,losionesdeCalciohidratadospuedenpenetrarfcilmenteentrelaslminasdearcillaparaevitarlahidratacinypuedeocurrirunablandamientoposterior,yaqueellosprevienenelintercambiodebasesinicasentrelosionesdecalciodeformacin.

2.3.1PHPAPOLIACRILAMIDASPARCIALMENTEHIDROLIZADAS

PoliacrilamidasparcialmentehidrolizadasoPHPAsonvistascomounaprimadelossistemasbasecatindeamonio.ElprimercampodepruebadelclorurodepotasioPHPAfuecontroladoen1969enCanad.PHPAysusvariantessiguensiendousadosenvariasformulacionesdelodoinhibidor.

EnlodosPHPAusadosenelMardelNorte,prefierenlodosconactivosdeclorurodepotasiocomocationesintercambiablesparareemplazaroexcluirelsodioyprevenirelhinchamientodelasarcillas.EnlosEstadosUnidosenelGolfodeMxicoellodoPHPAesusadoconunniveldel18-22%declorurodesodio.

Lapoliacrilamidasolaesinsoluble,porlotantodebesercombinadaconacrilatodesodioparaobtenerlasolubilidadenagua.Lacombinacinconelacrilatodesodioproduceunaaminaaninicaqueeshidrosoluble.AestacombinacinfinalselaconocecomoPHPA.Durantelacombinacindeestaaminaconelacrilatodesodio,estosdoscompuestosseenlazandemaneraaleatoriaparaformarunacadenaprincipallinealdecarbono-carbono.

Estecompuestoresultantetienegruposcarboxiloygruposamidadistribuidosdemaneraaleatoriaalolargodesucadenaprincipal.LaaminaresultanteestilustradaenlaFigura2.10.45

Figura2.10PoliacrilamidaParcialmenteHidrolizadaFuente:M-ISWACO

Cabenotarque,debidoalenlacecarbono-carbono,laaminatieneunaestabilidadtrmicaexcepcionalyesresistentealasbacterias.Tambincabenotarquelaaminaesaninica,esdecirqueesafectadaporladurezaylassuperficiescatinicascomolasqueseencuentranenlasarcillas.

LaaminaPHPAseusacomoinhibidordelutitaycomopolmeroencapsuladordeslidosenlossistemasdeaguadulce,aguasalada,NaClyKCl.Ademsdesuspropiedadesinhibidorasdelutita,tambinproporcionalaencapsulacindelosrecortesylaviscosidadenlossistemasdeaguadulce.

LacaractersticainhibidoradelutitadelaPHPAocurrecuandolaaminaseagregaalasarcillasenelpozoybloquealahidratacinyladispersinquesuelenproducirsenormalmente.

Losgruposcarboxiloaninicoseagreganalascargaspositivasenlosbordesdelaspartculasdearcilla.Comolaaminatieneunaltopesomolecularyesrelativamentelarga,estaaminasecombinaconvariossitiosalolargodelpozo.Estotienecomoresultadoelrevestimientodelpozoylalimitacindelaguaqueentraenlaarcilla.Elmismoefectopuedeserobservadoenlosrecortes.Laaminaayudaaconservarlaintegridaddelosrecortes,locualfacilitaconsiderablementelaremocindelosrecortesenlasuperficie.LaPHPAtambincontribuyealaestabilizacindelaslutitasaumentandolaviscosidaddelafaseacuosa.LaPHPAaumentalaviscosidad

46

delfiltradodefluidodeperforacin,locuallimitalaprofundidaddeinvasindelfiltrado.

Aunqueelaguapuedapenetrarbiendentrodeunalutita,unfiltradodePHPAgruesoseenfrentaaunaresistenciamuchomsgrande,debidoalaacumulacinrpidadepresionescapilares.Estoreducelacantidaddeaguadefiltradodisponibleparalahidratacin.Tambinlimitalacapacidaddeunfiltradoparaentrarenunpequeoplanodefisuraodefracturadentrodeunalutita.

Secreequeunpoliacrilatodepesomolecularaltotienedemasiadaafinidadconlascargaspositivasdelasarcillas.Elgrupoamidaayuda,proporcionandociertadistanciaentrelosgruposcarboxilofuertementeaninicosylossitioscatinicosenlaspartculasdearcilla.Cuandolosgruposamidaylosgruposcarboxiloestndistribuidosdemanerauniformealolargodelacadenadelaamina,elvolumendelgrupoamidaimpidequeelgrupocarboxiloseaproximedemasiadoalascargasdearcillayseparelasarcillas.

Elgrupoacrilamidatambintieneunaafinidadconlasuperficiedelaarcilla,perosetratadeunenlacedehidrgenorelativamentedbilencomparacinconlafuerteinteraccininicaentreelgrupocarboxiloylosbordescargadospositivamenteenlaspartculasdearcilla.Elgrupoacrilamidaescapazdeformarenlacesdehidrgenoalolargodelasuperficiedelaarcilla.Aunquenoseantanfuertescomolainteraccininicaqueocurreallado,estosenlacesdehidrgenosirvenparamantenerlainteraccinentrelaaminaylaarcilla,ascomoparaestablecerciertadistanciaentrelascargaslibres.

2.3.2MATERIALESCATINICOSORGNICOSPOLMEROSCATINICOSCUATERNARIOS

Elgrupodeloscationesdelasaminascuaternariassonfuertementeadsorbidosenlasarcillas,reduciendoestacargayrepeliendofuerzas,inhibiendoelhinchamientoy47

ladispersin.Tpicamenteestospolmerospuedencontenerde400a7000cationes.Estosignificaquelospolmeroscatinicosconlaarcillaseasocianenunprocesoirreversible.

Lossistemaspolmerocatinicospuedenserloslodosbaseaguamsinhibidoresqueexisten.Lospolmeroscatinicosparecenabsorbersesobrelasuperficiecargadanegativamentedelasarcillas.

Elmecanismodeadsorcinescompatibleconunareaccindeintercambioinico.Esteintercambiocatinicofuedemostradoenunexperimentodelaboratoriodondeunasuspensindebentonitaenaguadestiladafuemezcladaconunasolucindepolmerocatinico.Lasmedicinsobreelaguafiltrada,doshorasmstardedelamezcla,indicunareduccinenlaconcentracindelpolmerocatinicoyunaumentomarcadotantodelsodiosolublecomodelcontenidodecalcio.

Elpolmeroesmuygrandecomparadoamaterialescatinicosmssimples.Eltamaodelamolculaprevienelapenetracinenlosporosdelaarcillaobajapermeabilidadenlaszonasproductoras.Lospolmeroscatinicossontpicamenteaplicadosenunrangode3a8librasporbarrildeconcentracindelmismo.48

CAPITULO3

DESCRIPCINDEEQUIPOSYPROCEDIMIENTOSDEPRUEBASDELABORATORIO

3.1PRUEBASDELABORATORIOENLOSFLUIDOS

Laspropiedadesdelosfluidosdeperforacindeterminadosporlosmtodosdepruebarutinarios,puedenserusadascomounaguatantocualitativacomocuantitativaparacontrolarsucomportamiento.LosmtodosdepruebaestnescritosendetalleenlosboletinesAPIRP-13B1,APIRP-13B2yelAPIRP-13G.

Laspropiedadesfsicasyqumicasdebensercontroladasapropiadamenteparaquerindandurantelaperforacinylasactividadesdereparacin.

Enellaboratoriosedesarrollaunaseriedepruebasdondeseanalizalareologadellodo,suspropiedadesdeviscosidad,filtradoyanlisisdecantidaddecloruros,calcio,PfyMf,concentracionesdesales,entreotros.

Estaspruebasquesedetallanacontinuacinselasrealizaronespecficamenteafluidodeperforacinconlafinalidaddeverificarqueestelodoseencuentrabienformuladoynorepresenteproblemasenelanlisisqueserealizaronconlaspruebasespeciales.

Losrangospermisiblesdelaspruebasbsicasseencuentranespecificadosencadadescripcindelaspruebascitadas,parasuposterioranlisisdelfluidodeperforacinbaseamina.49

3.1.1DENSIDAD

Ladensidaddellodoopesodellodoesrealmenteunamedidadeladensidadexpresadaentrminosdemasaporelvolumendellodo.Debidoaquelaexactituddelvalordelpesodellodoescrticoparalaseguridaddelaoperacindeperforacin,laspersonasresponsablesdelpozodebenasumirperidicamenteporsisoloslaresponsabilidaddemedirelpesodellodoydetenercalibradoelequipo.Idealmente,densidadesdelodotanbajascomoladensidaddeaceitesrefinadossonlasdeseadasconelobjetivodelograrunaptimaratadeperforacinyparaminimizarlasprdidasdecirculacin.Sinembargo,enlaprctica,densidadesdelodoqueexcedanhastaen2ymediavecesladensidaddelaceitepuedensernecesariasparacontrolarlaentradadefluidosdelaformacinyprevenirlosreventonesdepozooparacontrolarelcolapsodelpozoenformacionesconproblemas.

3.1.1.1MedicindeDensidad

Figura3.1BalanzadelodoFuente:M-ISWACO

Labalanzadelodo(Figura3.1)secomponeprincipalmentedeunabasesobrelacualdescansaunbrazograduadoconunvaso,tapa,cuchillo,niveldeburbujadeaire,caballeroycontrapeso.Secolocaelvasodevolumenconstanteenunextremo

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delbrazograduado,elcualtieneuncontrapesoenelotroextremo.Elvasoyelbrazooscilanperpendicularmentealcuchillohorizontal,elcualdescansasobreelsoporte,ysonequilibradosdesplazandoelcaballeroalolargodelbrazo.LadensidaddellodobaseaminaparalasegundaseccindelPozoX(Seccin12)esde9.8Lpg.

3.1.1.1.1ProcedimientomedicindeDensidad

1.Quitarlatapadelvasoyllenarcompletamenteelvasoconellodoaprobar.2.Volveraponerlatapaygirarhastaqueestfirmementeasentada,asegurndosequepartedellodoseaexpulsadoatravsdelagujerodelatapa.3.Limpiarellodoqueestfueradelvasoysecarelvaso.4.Colocarelbrazodelabalanzasobrelabase,conelcuchillodescansandosobreelpuntodeapoyo.5.Desplazarelcaballerohastaqueelniveldeburbujadeaireindiquequeelbrazograduadoestnivelado.6.Enelbordedelcaballeromscercanoalvaso,leerladensidadoelpesodellodo.7.Ajustarelresultadoalagraduacindeescalamsprxima,enlb/gal,lb/pie3,psi/1.000piesdeprofundidadoenGravedadEspecfica(SG).

Gradientedelodo:

=0,052xlb/gal

=0,4333xSG=0,00695xlb/pie3

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3.1.2PROPIEDADESREOLGICAS

Reologaeslacienciaquetratadeladeformacinydelflujodelamateria.Altomarciertasmedidasenunfluido,esposibledeterminarlamaneraenquedichofluidofluirbajodiversascondiciones,incluyendolatemperatura,lapresinylavelocidaddecorte.Laspropiedadesreolgicasfundamentalesdellododeperforacinson:ViscosidaddeEmbudo,ViscosidadPlstica,PuntodeCedente,ResistenciaalGel.Laviscosidadquepuedeconsiderarsecomolaresistenciaalflujo(orelativamenteespeso)deunfluido,esuntrminoreolgicocomnutilizadoenlaindustriadelpetrleo.

Lamedidadelaspropiedadesreolgicasdeunfluidoesimportanteenelclculodelasprdidasdepresinporfriccin;enladeterminacindelacapacidaddellodoparalevantarrecortesyderrumbesalasuperficie;enelanlisisdelacontaminacindellodoporslidos,qumicosotemperatura;yenladeterminacindecambiosdepresinenelpozoduranteunaextraccin.Laspropiedadesfundamentalessonviscosidadyfuerzadegel.

3.1.2.1MedicinDeReologa

Losviscosmetrosdeindicacindirectasoninstrumentosdetiporotativoaccionadosporunmotorelctricoounamanivela(Figura3.2).Elfluidodeperforacinestcontenidodentrodelespacioanularentredoscilindrosconcntricos.

Elcilindroexterioromanguitoderotoresaccionadoaunavelocidadrotacional(RPMrevolucionesporminuto)constante.Larotacindelmanguitoderotorenelfluidoimponeuntorquesobreelbalancnocilindrointerior.Unresortedetorsinlimitaelmovimientodelbalancnysudesplazamientoesindicadoporuncuadranteacopladoalbalancn.52

Lasconstantesdelinstrumentohansidoajustadasdemaneraquesepuedaobtenerlaviscosidadplsticayelpuntocedenteusandolasindicacionesderivadasdelasvelocidadesdelmanguitoderotorde600y300RPM.

Figura3.2ViscosmetroRotativoFuente:M-ISWACO

Elrangodevalorespermisiblesparaellodobaseaminaen:

TABLA3.1RangodevaloresaceptablesenpruebadereologaygelesRangodevaloresaceptablesViscosidadPlstica(VP)1924PuntoCedente(YP)23-28

GelesLos3valoressemejantesperomenoresaldimetrodelabrocaElaboradoporPedroOrbeFuente:M-ISWACO

3.1.2.1.1ProcedimientoParaLaDeterminacinDeLaViscosidadAparente,LaViscosidadPlsticaYElPuntoCedente

1.Colocarlamuestrarecinagitadadentrodeunvasotrmico(termocup)yajustarlasuperficiedellodoalniveldelalneatrazadaenelmanguitoderotor.

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2.Calentaroenfriarlamuestrahasta120F(49C).Agitarlentamentemientrasseajustalatemperatura.3.Arrancarelmotorcolocandoelconmutadorenlaposicindealtavelocidad,conlapalancadecambiodevelocidadenlaposicinmsbaja.Esperarqueelcuadranteindiqueunvalorconstanteyregistrarlaindicacinobtenidaa600RPM.Cambiarlasvelocidadessolamentecuandoelmotorestenmarcha.4.Ajustarelconmutadoralavelocidadde300RPM.Esperarqueelcuadranteindiqueunvalorconstanteyregistrarelvalorindicadopara300RPM.5.Viscosidadplsticaencentipoise=indicacina600RPMmenosindicacina300RPM(Figura3.3)6.PuntoCedenteenlb/100pies2=indicacina300RPMmenosviscosidadplsticaencentipoise(Figura3.3).

Figura3.3CurvatpicadecaudalesparaunlododeperforacinFuente:M-ISWACO

3.1.2.1.2ProcedimientoParaLaDeterminacinDelEsfuerzoDeGel

1.Agitarlamuestraa600RPMduranteaproximadamente15segundosylevantarlentamenteelmecanismodecambiodevelocidadhastalaposicinneutra.

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2.Apagarelmotoryesperar10segundos.3.Ponerelconmutadorenlaposicindebajavelocidadyregistrarlasunidadesdedeflexinmximaenlb/100pies2comoesfuerzodegelinicial.Sielindicadordelcuadrantenovuelveaponerseaceroconelmotorapagado,nosedebereposicionarelconmutador.4.Repetirlasetapas1y2,perodejaruntiempode10y30minutosyluegoponerelconmutadorenlaposicindebajavelocidadyregistrarlasunidadesdedeflexinmximacomoesfuerzodegela10minutos.Indicarlatemperaturamedida.

3.1.3PRDIDADEFILTRADOAPI

Lacirculacindefluidodeperforacinalolargodelacaradeunaformacinpermeablecreaunprocesodefiltracindondelosslidospresentesenellodosonretenidosenlacaradelaformacinylafasecontinuadellodosevahacialaformacin.

Laprdidadefiltradodeunfluidodeperforacinesporellounapropiedadquetieneinfluenciadirectaenlaratadeperforacin,enproblemasdelhuecoenreasdelutitasdegradables,eneldaoalaformacinenyacimientossensiblesyenproblemasdepegasdiferencialesenzonaspermeables.

3.1.3.1MedicinDePrdidaDeFiltradoAPI

Lapropiedaddefiltracinoformacindeparedesdeunlodoesdeterminadaconunfiltroprensa.Lapruebaconsisteendeterminarlavelocidadalacualsefuerzaunfluidoatravsdelpapelfiltro.Lapruebaesrealizadabajolascondicionesdetiempo,temperaturaypresinespecificadas.LapruebadefiltradoAPIesrealizadaalatemperaturasuperficialyaunapresinde100psi,deestaamanerasedeterminalavelocidadalacualsefuerzaunfluidoatravsdepapelfiltroylosresultadosseregistrancomonmerodemililitrosperdidosen30minutos.Despus55

delapruebasemideelespesordelrevoqueslidoquesehaasentado.Losvalorespermisiblesdefiltradoparaunlodonuevosinrolaresdehasta5mL,posteriormanejodellodoroladoconunmximodefiltradodelodode10mL.

LafiltroprensausadodeberacumplirconlasespecificacionesindicadasenlaPrcticaRecomendadadeAPIylapruebadeberaserrealizadadelamanerarecomendada.Esteinstrumentoconstadeunaceldadelodo,unreguladordepresinyunmedidormontadoencimadelacajadetransporteoenlapartesuperiordelaunidaddelaboratoriomvil.Seusaunadaptadordeacoplamientoparaconectarlaceldaalregulador,simplementeintroduciendoelempalmemachodelaceldadentrodelempalmehembradelfiltroprensaydandouncuartodevueltaensentidohorario.

Figura3.4FiltroprensaAPIFuente:www.ofite.com

Algunasceldasnotienenestedispositivodecierreysonsimplementeintroducidasdentrodelacoplamientoapropiado.Laceldasecierraenlaparteinferiorconunatapaprovistadeunatelametlica(orejilla),colocandolatapafirmementecontraelpapelfiltroygirandohacialaderechahastaquequedeapretadaamano.Estoempujalahojadepapelfiltrocontralajuntatricaquefuepreviamenteintroducida

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enlabasedelacelda.Lapresinesproporcionadaporunpequeocartuchodegascarbnico.Seproporcionaunavlvuladepurgaparaaliviarlapresinantesdedesacoplarlacelda.

3.1.3.1.1ProcedimientopruebaFiltroprensa

1.Mantenerdisponibleunapresindeaireogasde100psi.2.Retirarlatapadelaparteinferiordelaceldalimpiayseca.Colocarlajuntatricaenunaranuraenbuenestadoyvolverlaceldaalrevsparallenarla.Cualquierdaomecnicopodraperjudicarlahermeticidaddelacelda.Obturarlaentradaconundedo.3.Llenarlaceldaconlodohastapulgadadelaranuradelajuntatrica.Colocarelpapelfiltro(N50oequivalente)encimadelajuntatrica.Colocarlatapaencimadelpapelfiltroconlasbridasdelatapaentrelasbridasdelacelda,ygirarensentidohorariohastaquequedeapretadaamano.Invertirlacelda,introducirelempalmemachodelaceldadentrodelempalmehembradelfiltroprensaygirarencualquiersentidoparabloquear.4.Colocaruncilindrograduadoapropiadodebajodelorificiodedescargadefiltradopararecibirelfiltrado.5.Abrirlavlvuladeentradaaplicandopresinsobrelacelda.(Sepuedeobservarquelaagujaoscilarpidamentehaciaabajoamedidaquelapresinllenalacelda.)6.LapruebadeAPIduranormalmente30minutos.Altrminodelaprueba,cerrarlavlvula.Despusdedesconectarlafuentedepresin,lapresinsepurgarautomticamente.Retirarlacelda.7.Registrarelfiltradoenmililitros,amenosqueseespecifiquedeotramanera.8.Desmontarlacelda,desecharellodoyrecuperarelpapelfiltroconmuchocuidadoparaperturbarlomenosposibleelrevoque.Lavarelrevoqueminuciosamenteparaeliminarelexcesodelodo.Medirelespesordelrevoqueyregistrarlamedidaen1/32depulgada.57

3.1.4CONTENIDODEARENA

Lamedidadelcontenidodearenaesunindicativodecmoefectivamentelaspartculasquesonretenidasenlamalla200estnsiendoremovidasdelfluidodeperforacin.Puedeserusadocomounabaseparaeltratamientodellodo,peroprincipalmenteseusacomounabaseparaevaluare

cd-2199

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