ADITIVOS QUÍMICOS*Información obtenida de Baker Hughes(ver bibliografía)

TANINO Y LIGNITO Los aditivos ricos en tanino, es decir quebracho, solían utilizarse como adelgazadores antes de lallegada de los lignosulfonatos. El material se deriva del árbol conocido como “quebracho” ygeneralmente su pH es de 3,8.

El tanino que se utiliza con mayor frecuencia es DESCO®, el cual consiste en un quebrachosulfometilado, que se utiliza en un amplio intervalo de valores de pH, siendo el óptimo 9 a 11. DESCO tiene una elevada tolerancia frente a la salinidad y se emplea en salmueras de clorurode sodio. DESCO CF es una versión de DESCO libre de cromo.

Los materiales de lignito (LIGCO®, LIGCON® y CHEMTROL® X) generalmente se emplean para elcontrol de la filtración y, algunas veces, también en los fluidos de perforación de agua dulce y bajocontenido de sólidos, como adelgazador. Generalmente, se requiere 1 lb de cáustico por cada 2 a 4lbs de lignito utilizado

LIGNOSULFONATOS Ligeramente corrosivos debido a las mismas condiciones indicadas en los dispersos. Loslignosulfonatos son, hasta cierto punto, depuradores naturales de oxígeno. Además, los fluidos conlignosulfonato usualmente tienen un pH suficientemente alto (9,0 o más) como para reducirconsiderablemente la corrosión (sin embargo, donde están presentes las sales, la conductividadpuede aumentar, incrementando la corrosividad.). CHROME-FREE II, MIL-KEMy UNI-CAL sonlignosulfonatos usados en la industria, algunas veces adicionados cromo como adelgazantes o paracontrarestar efectos de acidos naturales.

FOSFATOSLos fosfatos se utilizan para desflocular los fluidos de perforación. Los más comúnmente utilizadosson el tetrafosfato de sodio (OILFOS®), con un pH de 7, aproximadamente, y el pirofosfato ácido desodio (SAPP), con un pH de 4, aproximadamente. Estos fosfatos se utilizan para controlar laspropiedades reológicas en sistemas de agua dulce y sistemas con bajo contenido de sólidos.

CONTROL DE FILTRADOEn condiciones normales, la pérdida de fluido es < 6 cc/30 min. Se formará un revoque muycompacto y las pruebas de laboratorio han demostrado que la pérdida de fluido en condicionesdinámicas es muy baja. PAC y productos de almidón (PERMA-LOSE™ HT, BIO-LOSE™, BIO-PAC™, MILSTARCH®), sirven parael control de filtración. La concentración requerida de BIO-LOSE es 13 a 14 kg/m3 (4 a 5 lb/bbl).

A continuación una tabla con todos los distintos aditivos usados por BAKER ,el nombre delproducto se presenta seguido por una breve descripción de su función (aplicación) y una lista delos productos de la competencia que son, o bien químicamente similares, o han sido diseñadospara desempeñar una función comparable.

Cuando no se puedan presentar o no se conozcan comparaciones “químicas”, se indica el producto competitivo con las funciones más similares. Si no se indica ningún producto de la competencia,esto significa que no existe ningún equivalente conocido.

Sólidos Reactivos de Baja γ e Inertes de Alta γ y sus valores de γ

REACTIVOS (baja γ) GRAVEDAD ESPECIFICA γ

Bentonita (Montmorillonita ) 2,75 – 2,78

Caolinita 2,62 – 2,66

Illita 2,60 – 2,86

Atapulguita 2,51 – 2,58

Otras arcillas 2,72 – 2,80

INERTES (alta γ) GRAVEDAD ESPECIFICA γ

Barita (BaSO4) 4,2 – 4,3

Caliza (CaCO3) 4,1 – 4,3

Carbonato de Calcio (CaCO3) 2,88

Hematita (Fe2O3) 4,9 – 5,3

CARACTERISTICAS DE...Illita

La ilita es un mineral de la arcilla incoloro con luz transmitida. En ocasiones, por efecto de latinción de cobaltinitrito sódico, puede tomar una cierta tonalidad amarillenta. Formados durante la alteración de los minerales de silicato, tales como la mica y el feldespato, que se encuentran normalmente en las lutitas marinas.

Presenta una birrefringencia parecida a la moscovita. Los cristales de ilita presentan morfologías fibrosas y laminares. Estos cristales se pueden encontrar en disposición al azaro bien ordenados según una relación borde-cara.La fórmula química es (K,H3O)(Al, Mg, Fe)2(Si, Al)4O10[(OH)2,(H2O)][1], pero hay además considerable sustitución iónica. Se produce como agregados de pequeños cristales monoclínicos grises a blancos.

Es común en sedimentos, suelos, rocas arcillosas sedimentarias, y en roca metamórfica. Se diferencia de la glauconita en sedimentos por análisis de rayos X.

Caolinita

Mineral(silicato alumínico hidratado) con algo de plasticidad que suele estar presente en lasarcillas. Las arcillas caoliníticas están caracterizadas por la escasez de sílice y la neoformación de arcillas claras, que tienen una menor capacidad de absorción de agua.La caolinita está formada por partículas pequeñas, hexagonales, y de superficie plana. Su composición química suele parecerse a: Al2O3· 2SiO2· 2H2O.

Se presenta en masas terrosas sueltas o compactas formando finísimas escamas o laminillas. De carácter untuoso o magro al tacto según su cohesión. Raras veces en cristales laminares.

Se forma a través de la meteorización del feldespato y de los minerales del grupo de las micas. A diferencia de ciertos minerales de arcilla, como la montmorillonita, la caolinita no tiende a contraerse o a dilatarse con los cambios producidos en el contenido de agua.

BentonitaUn material compuesto por minerales de arcilla, principalmente montmorillonita con cantidades escasas de otros minerales del grupo de las esmectitas, utilizado habitualmente en el lodo de perforación. La bentonita se dilata considerablemente si se expone al agua, lo que la hace ideal para proteger las formaciones de la invasión de los fluidos de perforación. La montmorillonita se forma cuando se alteran las rocas básicas, tales como la ceniza volcánica de las cuencas marinas.

Un mineral de arcilla que se compone principalmente de arcillas de tres capas, tales como la montmorillonita, y que es utilizado ampliamente como aditivo del lodo para control de filtración y viscosidad. Los minerales de bentonita comerciales varían mucho en la cantidad y calidad de la arcilla que se hincha, la montmorillonita de sodio. Los minerales de menor calidad, los que tienen más montmorillonita del tipo de calcio, son tratados durante la trituración con la adición de uno o más de los siguientes: carbonato de sodio, polímeros

sintéticos de cadena larga, carboximetilcelulosa (CMC), almidón o polifosfatos. Estos ayudan a hacer que el producto final cumpla con las especificaciones de calidad. Desafortunadamente, los aditivos pueden perder su eficacia en "el mundo real del lodo" cuando se utilizan en el equipo de perforación, debido a los iones de dureza en el agua, altas temperaturas, ataques bacterianos, la degradación por cizalladura mecánica y otros factores que pueden hacer que estos aditivos resulten ineficaces.

Atapulguita

Un mineral de arcilla acicular compuesto por silicato de magnesio-aluminio. Los principales yacimientos se encuentran naturalmente en Georgia, EUA. La atapulgita y la sepiolita tienenestructuras similares y ambas pueden utilizarse en lodos a base de agua salada para tener una viscosidad con baja velocidad de corte para la elevación de los recortes de perforación del espacio anular y para la suspensión de la barita. A la atapulgita y la sepiolita a veces se las llama "Salt Gel". La atapulgita no tiene capacidad para controlar las propiedades de filtración del lodo. Para su uso como aditivo para lodos a base de aceite, la arcilla es recubierta con una amina cuaternaria, lo que permite que se disperse en el petróleo y proporciona una estructura de gel, pero no mejora el revoque de filtración, a diferencia de la arcilla bentonita organófila.

ESTADO DE LAS ARCILLAS

Las partículas de arcilla se asocian cuando están en uno de los siguientes estados: agregación,dispersión, floculación o desfloculación. Pueden estar en uno o varios estados de asociación almismo tiempo, con un estado de asociación predominando.

La agregación (enlace de cara a cara) Resulta en la formación de láminas o paquetes más gruesos. Esto reduce el número de partículas y causa una reducción de la viscosidad plástica. La agregación puede ser causada por la introducción de cationes divalentes, tales como Ca2+, en el fluido de perforación. Esto podría resultar de la adición de cal o yeso, o de la perforación de anhidrita o cemento. Después del aumento inicial, la viscosidad disminuirá con el tiempo y la temperatura, hasta llegar a un valor inferior al valor inicial.

La dispersiónReacción contraria a la agregación, resulta en un mayor número de partículas y viscosidades plásticas más altas. Las laminillas de arcilla son normalmente agregadas antes de ser hidratadas y cierta dispersión ocurre a medida que se hidratan.

El grado de dispersión depende del contenido de electrolitos en el agua, deltiempo, de la temperatura, de los cationes intercambiables en la arcilla y dela concentración de arcilla. La dispersión es más importante cuando la salinidad es más baja, los tiemposmás altos, las temperaturas más altas y la dureza más baja. Incluso la bentonitade Wyoming no se dispersa totalmente en agua a la temperatura ambiente.

La Floculación Se refiere a la asociación de borde a borde y/o borde a cara de las partículas, resultando en la formación de una estructura similar a un “castillo de naipes”. Esto causa un aumentode la viscosidad, gelificación y filtrado. La severidad de este aumento depende de las fuerzas que actúan sobre las partículas enlazadas y del número de partículas disponibles para ser enlazadas. Cualquier cosa que aumenta las fuerzas repulsivas entre las partículas o causa la contracción de la película de agua absorbida, tal como la adición de cationes divalentes o las temperaturas elevadas, puede fomentar la floculación.

La Desfloculación Es la disociación de las partículas floculadas. La adición de ciertos productos químicos al lodo neutraliza las cargas electroquímicas en las arcillas. Esto elimina la atracción que resulta del enlace borde a borde y/o borde a cara entre las partículas de arcilla. Como la desfloculación causa una reducción de la viscosidad, los productos químicos desfloculantes son frecuentemente llamados diluyentes de lodo. La desfloculación tambiénpermite la disposición plana de las partículas de arcilla en el revoque para reducir el filtrado.

RENDIMIENTO DE LAS ARCILLAS

*obtenido de: Manual de Fluidos de Perforación. American Petroleum Institute(API), Cap 4B, Pág 14

*obtenido de: FLUIDOS DE PERFORACION, PDVSA. 1ra edición

BIBLIOGRAFIA

Schlumberger Oil Field Glossary:

• http://67.214.130.186/es/Terms.aspx?LookIn=term%20name&filter=caolinita• http://67.214.130.186/es/Terms.aspx?LookIn=term%20name&filter=illita• http://67.214.130.186/es/Terms.aspx?LookIn=term%20name&filter=bentonita• http://67.214.130.186/es/Terms/a/attapulgite.aspx

Web:

• http://pendientedemigracion.ucm.es/info/petrosed/rd/mat/ejemplos_mail.html• http://enciclopedia.us.es/index.php/Caolinita• http://es.wikipedia.org/wiki/Illita

Textos:

• BAROID FLUIDS HANDBOOK (1998)• FLUIDOS MANUAL DE INGENIERÍA. Baker Hughes INTEQ (1998)• MANUAL DE FLUIDOS DE PERFORACION. API (American Petroleum Institute)• ESTUDIO DEL EFECTO DE LA ADICION DEL COMPUESTO Z – TROL 60 COMO EMULSIFICANTE Y

HUMECTANTE EN FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE ACEITE. Ing. David Alvarez García ( 2002)• TABLAS Y ÁBACOS Curso de Geología de Ingeniería e Introducción a la Mecánica de Suelos.

Prof. Julio Ricaldoni (Marzo, 2008)• FLUIDOS DE PERFORACION. PDVSA (Agosto, 2002)