UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE PETRLEO

LABORATORIO DE PERFORACION

PRACTICA 3

SISTEMA LIGNOSULFONATO PREINFORME 3

Profesor: Flix Acosta Bachiller:

Tcnico: Edoardo Mavo Betancourt, Karla. CI: 19.461.422

Preparadora: Karla Figuera

Barcelona, Junio de 2012

1. Defina:

a. Lodos dispersos no inhibidos: estos lodos contienen adelgazantes qumicos, pero no

utilizan iones inhibidos de lutitas. En este caso, los adelgazantes van actuar sobre los

solidos arcillosos perforados, minimizando su dispersin. Comprende los fluidos

lignosulfonato/lignito.

b. Lodos dispersos inhibidos: estos fluidos utilizan adelgazantes qumicos para dispersar

los solidos arcillosos perforados y tambin, iones inhibidores para evitar la hidratacin

y debilitamiento de las lutitas. Dentro de esta clasificacin se encuentran los fluidos de

base calcio.

c. Lignito: Es un carbn mineral oxidado y su concentracin en carbono vara entre el

60% y el 75%. Tiene un contenido de 80% de cido hmico. Se emplea en lodos de

perforacin con la finalidad de controlar la perdida de filtrado y servir como

estabilizador de las propiedades del lodo base agua a altas temperaturas. Se usa como

controlador de reologa.

d. Sistema inhibido: Es un sistema cuya fase acuosa tiene una composicin qumica

(poseen adelgazantes) que le permite evitar la hidratacin y desintegracin de las

arcillas y lutitas hidratables mediante la adicin de Calcio al lodo, lo cual permite un

intercambio inico para transformar las arcillas sdicas a clcicas. A medida que las

plaquetas de arcillas se deshidratan, el agua absorbida en las arcillas se libera,

producindose una reduccin del tamao de las partculas e incremento del agua libre,

con una reduccin sustancial de la viscosidad. Este intercambio inico permite obtener

un lodo con mayor cantidad de slidos y propiedades reologicas mnimas y ms

resistente a contaminaciones severas. La fuente de calcio se obtiene con la adicin de

Cal, Yeso y Cloruro de Calcio.

e. Inhibicin: se define como el proceso de evitar o retardar la hidratacin de las arcillas

de formacin.

f. Lignosulfonato: son compuestos complejos libre de cromo que ofrecen mayor

estabilidad de temperatura que cualquier otro producto qumico y son ms verstiles,

por lo cual trabajan bien en todos los fluidos de base acuosa y a todos los niveles de

pH.

g. Hidratacin: acto por medio del cual una sustancia admite agua por medio de

absorcin y/o adsorcin.

h. Dispersante: toda sustancia qumica que promueve la dispersin de la fase dispersa.

2. Descripcin y funcin de cada uno de los elementos qumicos que conforman el

sistema

M-I Gel: El viscosificador M-I GEL es una bentonita de Wyoming de alta calidad (arcilla

de montmorillonita de sodio) que rinde 1,7 m3/100 Kg (91 lbs 100 bls) de lodo de 15

cp por tonelada. Se usa como aditivo primario para producir excelente revoque,

controlar la filtracin y suspender los slidos en sistemas de agua dulce; y se puede

aplicar en todos los sistemas a base de agua. El M-I GEL es un producto de primera

calidad que satisface las especificaciones del API para bentonitas. se usa para

aumentar la viscosidad y disminuir la prdida de fluido en lodos a base de agua. Es un

medio econmico para obtener los valores ideales de viscosidad, prdida de fluido y

calidad del revoque en lodos de agua dulce y de agua de mar.

Soda Caustica: es hidrxido de sodio de pH 13. Es un irritante fuerte que disminuye la

solubilidad de la mayora de las sales de calcio y es delicuescente por absorber con

facilidad la humedad proveniente del aire. Usada para dar y mantener el pH a los

fluidos base agua, los cuales deben trabajar con un rango de valor que le asegure el

mximo rendimiento de los otros aditivos utilizados en la formulacin del fluido.

Spersene CF: El lignosulfonato SPERSENE CF, libre de cromo, se formula

especialmente para que acte como desfloculante en todos los lodos a base de agua.

Reduce y estabiliza la viscosidad y contribuye as a reducir la prdida de fluido. El

SPERSENE CF es un aditivo de alta calidad y muy eficaz es el fruto de significativos

adelantos en la qumica de las ligninas, conducentes a un producto libre de cromo que

se destaca por su superlativo rendimiento.

Tannathin: es un compuesto natural de lignita oxidada que se usa para disminuir la

prdida de fluido (filtrado) y desflocular lodos a base de agua. El TANNATHIN,

parcialmente soluble en agua, produce revoques delgados, de baja permeabilidad. Es

un excelente emulsificante para emulsiones de aceite en agua, as como desfloculante

secundario, especialmente eficaz en aplicaciones de alta temperatura. Es

excepcionalmente eficaz en sistemas dispersos como aditivo sinergtico con

lignosulfonatos, y se puede usar en cualquier tipo de lodo a base de agua.

Pac-R: polmero de celulosa polianinica (PAC), es un aditivo de primera calidad para

controlar el filtrado que satisface los ms rigurosos requisitos de operacin. Este

polmero de alta calidad controla la prdida de fluido y aumenta la viscosidad de los

lodos a base de agua.

Lube 167: es un lubricante dispersable en agua, diseado para disminuir el

coeficiente de friccin de cualquier lodo a base de agua, a fin de reducir la torsin y el

arrastre. Se destaca tambin por su singular aptitud de humectabilidad, la cual

disminuye el potencial de embolamiento del conjunto de fondo de la sarta de

perforacin. El LUBE-167 no contiene hidrocarburos y es compatible con todos los

fluidos a base de agua.

Barita: es sulfato de bario natural, que contiene generalmente 65,7% de BaO y 34,3%

de SO3; su color varia de gris claro a marrn, es un material inerte. Es usada en zonas

productoras cuando se requieren densidades mayores a 12 lbs/gal, permite alcanzar

densidades de hasta 20 lbs/gal.

3. Cul es el propsito de utilizar este tipo de sistemas?

El sistema de lodos de lignosulfonato, proporciona diversos beneficios en la perforacin,

los lodos tratados con altas concentraciones de lignosulfonato crmico poseen cualidades

inhibitorias las cuales tienden a mantener las arcillas de la formacin en su condicin

natural, adems proveen un excelente control de la reologa del lodo as como estabilidad

en las paredes del pozo. Estos sistemas de lodo tambin son estables bajo condiciones de

altas temperaturas (mayores a 400F), por mantener el pH y por su baja concentracin de

iones calcio. Tambin acta como un agente controlador del filtrado pero se le pueden

agregar otros aditivos para mejorar el control del filtrado.

4. Explique por qu este sistema se considera disperso no inhibido?

Es considerado as ya que contienen adelgazantes qumicos, pero no posee iones

inhibidos de lutitas. Los adelgazantes van actuar sobre los solidos arcillosos,

minimizando su dispersin.

5. Por qu el sistema disperso inhibido es considerado un Lignosulfonato?

Es considerado un lignosulfonato ya que ste es capaz de reducir la fuerza de

atraccin entre las partculas, explicando la habilidad de dispersante para reducir la

viscosidad y resistencia gel. Al mismo tiempo posee cualidades inhibitorias las

cuales tienden a mantener las arcillas de la formacin en sus condiciones naturales.

Esto ocurre mediante el intercambio de bases inicas de iones potasio por iones

sodio y/o calcio entre las capas de arcillas, y mediante la fijacin del in potasio en

la red cristalina de los minerales arcillosos hinchables.

6. Ventajas y Desventajas del Sistema de Lignosulfonato

Ventajas

No hay pico de conversin como en los lodos de cal o yeso.

Mejora las tasas de penetracin.

Proporciona menor dao a las formaciones perforadas.

Es compatible con diversos aditivos.

Buena tolerancia a los contaminantes.

Los lodos de lignosulfonato son ideales cuando prevalecen altas temperaturas

en el fondo del pozo.

Poseen buena estabilidad trmica.

Capacidad de mantener en el pozo buenas propiedades de flujo por perodos

prolongados.

Sistemas simples o fciles de mantener.

La tendencia a pegamiento diferencial es mnima.

Con alta concentracin (10 a 12 lb/bbl) estos sistemas son buenos inhibidores.

Los lodos de lignosulfonato proveen excelente control de prdida de filtrado en

el fondo del pozo.

Buena estabilidad del hoyo y control de las propiedades reolgicas.

Desventajas

A elevadas temperaturas, el control de las propiedades reolgicas y del filtrado

es deficiente.

A temperaturas extremas, este sistema es completamente floculado, por lo

que estos lodos no pueden ser usados para perforar a grandes profundidades.

Durante la perforacin de grandes vetas de anhidrita, los lodos de

lignosulfonato no ofrecen el mismo grado de cualidades inhibitorias que un

lodo tratado con calcio, por consiguiente los lodos tratados con yeso pueden

ser ms aconsejables. Para esos casos, el empleo de lodos con calcio (lodos de

cal o de yeso) puede resultar ms prctico.

7. Que efecto tendr la sal en este tipo de sistema, concentracin mxima permisible y que

tratamiento seria recomendado en caso de exceder este valor

Este tipo de contaminacin es aquella que ocurre en los sistemas de agua dulce y los lodos

que no han sido formulados para soportar la presencia de sales en su composicin cuando

son expuestos durante la perforacin con zonas que presentan altas concentraciones de

sal, siendo normalmente bajo esta situacin afectadas propiedades tales como la

viscosidad, la resistencia de gel, y la perdida de filtrado, las cuales tienden a aumentar en

la medida que aumentan los niveles de sal en el sistema. Todas estas alteraciones se

producen como resultado nico de reacciones de intercambios catinicos que se

establecen entre la sal y las partculas de arcilla. En el caso particular de la viscosidad, el

aumento en el valor de esta propiedad se debe a la disminucin de la capacidad de

hidratacin que experimenta la arcilla al quedar expuesta con un medio que posee una

elevada concentracin de sales, debido a que las partculas de arcilla cargadas

negativamente se agrupan alrededor de los iones de sodio produciendo el efecto ya antes

mencionado. Mientras que los altos valores que se obtienen tanto en la perdida de filtrado

como de la resistencia de gel obedecen a la misma razn, floculacin del lodo, lo cual

constituye un comportamiento normal, puesto que en estos casos en los lodos se

establecen asociaciones excesivas entre las partculas de arcilla como respuesta al

incremento de las cargas elctricas cuando las sales se hacen solubles en el mismo

favoreciendo de este modo al incremento de las propiedades ya antes mencionadas.

Caractersticas:

Alta viscosidad

Alta gelatinizacin

Alta prdida de agua

Disminucin del pH

Alta concentracin de cloruros

La contaminacin con sal no se puede tratar qumicamente debido a que no existe ningn

producto qumico que elimine la sal del lodo, ni ninguna forma econmica que permita

precipitar la sal. Sin embargo se puede minimizar el contenido de sal mediante la dilucin

con agua dulce. Pero cuando el grado dela contaminacin es tan elevado que dificulta el

mantenimiento de las propiedades del lodo, lo ms conveniente cambiar a un lodo salado,

para lo cual se hace necesario el uso de atapulgita y suficiente soda custica para

mantener el pH

8. Caractersticas y aplicaciones del sistema Lignosulfonato.

Aplicaciones

Estos sistemas son relativamente inmunes a la contaminacin con cal, cemento, yeso y

sal.

Permiten un buen control de la perdida de filtrado, contribuyendo con la dispersin de

los slidos del lodo, favoreciendo la formacin de revoques delgados y uniformes de

baja permeabilidad, que restringen o limitan la filtracin.

Los lignosulfonatos atrapan los cationes presentes sobre la estructura de arcilla,

generando un efecto bloqueante que minimiza la reaccin de intercambio catinico,

lo cual tiende a suprimir la hidratacin de las partculas de arcilla, y tiende a mantener

las formaciones lutticas y de arcilla perforadas en su condicin natural, contribuyendo

a la estabilidad del pozo.

Las sales de metales pesados en estos lignosulfonatos modificados no se descomponen

fcilmente a temperaturas elevadas. Esta caracterstica permite tener buena

dispersin a temperaturas que provocaran la descomposicin de muchos otros

reductores orgnicos de la viscosidad.

Estos lodos son compatibles con diversos aditivos que se pueden aadir, si se

considera necesario, para lograr un mejoramiento de las propiedades del lodo.

Los lignosulfonatos se fijan sobre las partculas de arcilla por atraccin de valencias,

neutralizndolas, reduciendo de esa manera la fuerza atractiva entre las mismas. Este

fenmeno explica la habilidad del dispersante para reducir la viscosidad, la resistencia

gel y el punto cedente.

Caractersticas

Proveen un excelente control de la reologa del lodo, as como estabilidad de las paredes

del pozo.

Disminuye el aumento del dimetro del hoyo y lo hace uniforme.

Crea un buen revoque al disminuir el grosor y su permeabilidad, esto hace que all menos

posibilidad de una pega diferencial.

Es biodegradable cuando se utiliza en las concentraciones adecuadas.

Ayuda a estabilizar las lutitas hidratables, disminuyendo los daos de las formaciones y de

los yacimientos.

Por sus caractersticas puede ser usado a ms de 4000 pies de profundidad

aproximadamente ya que cumple con sus funciones a altas temperaturas y presiones.

Se utiliza para perforar lutitas difciles sin causar dao al lodo.

Controla la dispersin de los slidos de la perforacin facilitando su transporte.

Es compatible con todos los aditivos comunes para el lodo.

Poseen agentes defloculantes, que tambin son considerados como dispersantes y

diluyentes (lignosulfonatos y lignitos), ya que permiten la dispersin de las partculas

discretas y reducen el punto cedente y el esfuerzo de gel, pero aumentan el valor n del

fluido de perforacin.

Permiten un buen control de filtrado debido al efecto taponante de las sales

ferrocrmicas y a la mxima dispersin que se logra.

El lmite de temperatura de este sistema es aproximadamente 320F (160 C), ya que la

degradacin trmica del lignosulfonato es ms rpida por encima de esta temperatura.

El lmite de temperatura de este sistema puede ser aumentado considerablemente si se

aumenta la concentracin de lignito y se reduce la concentracin de lignosulfonato. El

lignito tiene un lmite de temperatura de aproximadamente 450 F (232 C).

Al mantener bajo pH y baja concentracin de iones calcio, son estables a temperaturas

por encima de 400 F.

Permiten obtener mayores velocidades de perforacin, especialmente cuando se

mantienen bajas concentraciones de slidos.

9. Explique Cul es la importancia de determinar el anlisis qumico al fluido de

perforacin? Explique el procedimiento para realizar el anlisis de cloruros

Es importante ya que permite conocer las propiedades del lodo y adems permite saber si

existen agentes contaminantes como lo son el calcio, magnesio, cloruro entre otros.

Dichos anlisis se realizan al filtrado y no al slido. Entre estos anlisis se tienen la dureza y

alcalinidad del filtrado.

Anlisis de Cloruros

El conocimiento de los iones cloruro que tiene el lodo es muy importante para hacer un

buen mantenimiento de las propiedades. Para determinarlo se hace lo siguiente:

a. Se debe tomar 1ml de filtrado, se determina el Pf (alcalinidad del filtrado a la

fenolftalena y nos da una idea de la cantidad de ion hidroxilo y carbonatos que tiene

el lodo).

b. Luego agregar 2 a 3 gotas de cromato de potasio K2CrO4 (el indicador), el cual nos da

una coloracin amarilla al filtrado.

c. Titular con nitrato de plata Ag3NO hasta que la coloracin amarilla se torne de color

rojo ladrillo, que indica el punto final de la titulacin.

d. El valor de los cloruros en mg/l es: Cl = F *ml de nitrato de plata gastado

10. Cmo se comporta el sistema disperso inhibido frente a las arcillas?

Frente a las arcillas ste es capaz de reducir la fuerza de atraccin entre las partculas,

explicando la habilidad de dispersante para reducir la viscosidad y resistencia gel. Al mismo

tiempo posee cualidades inhibitorias las cuales tienden a mantener las arcillas de la

formacin en sus condiciones naturales. Esto ocurre mediante el intercambio de bases

inicas de iones potasio por iones sodio y/o calcio entre las capas de arcillas, y mediante la

fijacin del in potasio en la red cristalina de los minerales arcillosos hinchables.

MUESTRA DE CLCULOS