LABORATORIO #3

LODO BENTONITICO ACTIVADO

1.-OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA

1.1.- OBJETIVO GENERAL

Elaborar de manera correcta un lodo bentónico, y observar como varia las propiedades del lodo al agregar diferentes aditivos químicos.

1.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS

Pesar cierta cantidad “x” de bentonita a la balanza, para sacar la medida adecuada en la preparación del lodo.

Conocer qué tipo de PH contiene el lodo. Agitar el agua, previamente mientras está en movimiento se le va agregando

de manera suave los gramos de bentonitas hasta obtener un lodo deseado. Conocer cada propiedad de los lodos bentóniticos. Agregar la cantidad exacta de soda caustica para obtener la densidad

requerida

2.- INTRODUCCIONEn la presente práctica, vamos a determinar cada uno de los pasos a realizar para la preparación de un lodo bentonítico densificado, determinaremos todas y cada una de sus propiedades y sacaremos datos de las mismas, y tendremos como conclusión el resultado de esta.

3.- MARCO TEÓRICO

3.1.- Bentonita

La bentonita es una arcilla de grano muy fino (coloidal) del tipo de montmorilonita que contiene bases y hierro, utilizada en cerámica. El nombre deriva de un yacimiento que se encuentra en Fort Benton, Estados Unidos. El tamaño de las partículas es seguramente inferior a un 0,03% al del grano medio de la caolinita.

El tipo más normal es la cálcica. La sódica se hincha cuando toma contacto con el agua. El hierro que contiene siempre le da color, aunque existe también una bentonita blanca. Este tipo dará un mejor color en reducción que en la oxidación cuando se emplea en cuerpos de porcelana. Existen diversos tipos de bentonita que varían tanto en la plasticidad como en la dureza. Existen unas pocas, como la tierra de batán, que carecen totalmente de plasticidad.

Es una arcilla muy pegajosa con un alto grado de encogimiento (los enlaces entre las capas unitarias permiten la entrada de una cantidad superior de agua que en la caolinita) y tiene tendencia a fracturarse durante la cocción y el enfriado. Por ese motivo no conviene

trabajarla sola o como materia predominante de una masa. Su gran plasticidad puede servir de gran ayuda a cuerpos del tipo porcelana. También ayuda a la suspensión del barniz.

APLICACIONES DE LA BENTONITA

En la industria petrolera ligada con agua para fabricar lodos de perforación En perforación de pozos para extraer agua, petróleo o gas natural, usada en la

preparación de los lodos de perforación. En ingeniería civil y cementaciones, para sostenimiento de tierras, en forma de lodo

bentonítico. En construcción, como material de sellado. En la elaboración de grasas lubricantes. En la elaboración de aromatizantes. En la transcripción in vitro a partir de DLPs de Rotavirus. Alimentación animal para eliminación de toxinas de alimentos

En humanos se le atribuyen efectos desintoxicantes a nivel físico y no químico. En metalurgia la bentonita sódica y la bentonita calcica como aglutinante de la arena

de cuarzo para fabricar moldes para fundición.

3.- PARTE EXPERIMENTAL

3.1.- MATERIALES

3.1.1.-BALANZA PARA LODOS

a) Definición y UsosSe utiliza en la determinación de la densidad. Mide los valores en las unidades: Libras por galón (lpg-ppg), Libras por Pie3 (pcf), Peso específico (sg) o kilogramo por m3

(kg/m3).

b) Partes y funciones1) Punto de apoyo de la balanza.- Sirve como soporte o pedestal de equilibrio de la

balanza.2) Una copa receptora de muestra de lodo.- Es el recipiente en que se contiene la

muestra de un fluido a determinar su densidad.3) Una tapa con orificio central.- Sirve para evacuar el fluido remanente.4) Nivel de burbuja.- Es la que me ayuda a equilibrar la balanza hasta que esta

quede en el centro del visor para luego hacer la lectura de la densidad del fluido.5) Un brazo con escala graduado.- Que es el que lleva distintas escalas de lectura

según sean las unidades de trabajo.6) Un contrapeso deslizable.- Sirve para equilibrar la balanza y así poder

determinar la lectura.7) Un receptáculo de perdigones.- Sirve para la calibración de la balanza.

3.1.2.- REOMETRO

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

b) Partes y funciones

1)Cilindro giratorio.- Es el que mantiene en movimiento el lodo gracias al mecanismo de unión con la manivela de revoluciones.

2) Resorte de restitución.- es el que aporta con una fuerza opositora al movimiento vertical hacia arriba cuando se ha asentado el cilindro giratorio en el lodo.

3

5

4

6

2

1

3) Dial de lectura directa.- Es un dispositivo ubicado en la parte superior del reómetro, el que me permite leer los datos que me determina el reómetro acerca de las propiedades de viscosidad del lodo.

4) Palanca pocesionadora de velocidades.- Es una parte del reómetro que me permite regular o posesionar el tipo de velocidad a la lectura que quiero determinar: como ser L600, L300 y gel.

5) Manivela de revolución.- Es el mecanismo con el cual agito el lodo para determinar las lecturas en el dial de lectura.

6) Perillas o sistema de engranajes.- Es un instrumento mecanico utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una maquina, en este caso el reómetro.

3.1.3.-AGITADOR

a) Definición y Usos Es un instrumento usado en el laboratorio de lodos, consiste de las paleta y una base, la función de este es agitar el lodo, el cual esta formado por sustancias.

b) Partes y Funciones1) Base.- Es una parte del mesclador el cual me sirve como sostén del vaso

contenedor, para así permitir el apoyo firme de este y permitir que las paletas haga su trabajo.

2) Paletas. - Es aquella parte del agitador que permite aguitar las diferentes sustancias para así poder hacer el lodo.

1

2

3.1.4.-Capsula

Es un material de laboratorio, compuesta de porcelana, que se utiliza para la separación de mezclas, por evaporación y para someter al calor ciertas sustancias que requieren de elevadas temperaturas.

3.1.5.-Pipeta

Son instrumentos de vidrio que se usan para medir los líquidos con mayor exactitud.

Vienen en medidas de: 1ml, 2ml, 5ml y 10ml.

3.1.6.- Vaso contenedor

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

3.1.7.-Probeta

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

3.1.8.- Espátula

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

3.1.9.- Papel PH

Es un conjunto de papel, el cual sirve para determinar el PH de una sustancia, cualesquiera sea, en este caso, EL LODO.

3.1.10.- Balanza Analítica

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

3.2.-REACTIVOS

Bentonita Agua

Soda Caustica

3.2.- DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

3.2.1.-Procedimientos

A 400cc de agua, agregar 22lb/bbl de bentonita, agitar 10 min, luego medir DENSIDAD, PH, VP, PC Y GEL inicial

Preparación del lodoPrimeramente pesamos la bentonita, pero antes de proceder al peso de la misma, hacemos la siguiente aclaración.

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

22gr--------350cc

x-----------400cc

x = 25.1 gr de bentonita

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

Antes de proceder a hacer lodo bentónitico, tomamos

en cuenta todo lo aprendido en los laboratorios anteriores.

Luego de haber obtenido una mezcla homogénea agitada por 10 minutos, procedemos a medir la densidad Vp, Pc, PH y gel inicial.

Luego agregamos ½ cc de soda cautica mientras se sigue agitando.

DETERMINAR EL PH

El lodo siempre tiene que estar agitándose, para determinar el PH, introducimos un papel tornasol a la mezcla, y el color que tome este, se lo compara con los colores tabulados y determinamos nuestro valor de PH.

EN LA PRACTICA NOS DIO PH= 9.

Hecho esto procedemos a calcular la densidad del lodo, para lo cual usamos la balanza de lodo.

Primero pesamos el lodo en la copa receptora de la balanza, tomamos en cuenta las condiciones aprendidas en los laboratorios anteriores, las cuales nos va a permitir una lectura buena de la densidad del lodo.

ENTONCES PROCEDEMOS AL CÁLCULO DE LA DENSIDAD DEL LODO, Y LOS DATOS OBTENIDOS FUERON LOS SIGUIENTES.

Densidad del lodo bentonitico:

1.02 gr/cc 8.7 LPG

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

Primeramente hacemos una lectura L600 Luego realizamos una lectura L300 Después determinamos las propiedades reológicas,

como es; la Vp y el Pc con las siguientes formulas. Calculamos el gel inicial

Se realizó la experiencia y se obtuvieron los siguientes datos:

Al lodo anterior, (350cc) agregar 0.5 a 1cc de solución 0.25% de soda caustica, agitar 2 min. Luego medir PH, VP, PC Y GEL inicial.

Después de haber calculado las propiedades del lodo, procedemos a medir 350cc de lodo que está preparado, a este lodo agregamos 0.5 cc de soda cáustica mientras se está agitando.

Al cabo de los 2 min dejamos de agitar el lodo y calculamos las propiedades como VP, PC, DENSIDAD Y GEL y obtuvimos los siguientes datos:

VP = L600 - L300 PC = L300 - Vp

ALUMNOS Densidad PH Lec 600

Lec 300

VP pc gel

Zabala Liliana

1.2 8

15 10 5 5 0

Castro Marisol

16 12 4 8 1

Cespedes Coralit

15 10 5 5 0

Esqueti Alex Richard

15 10 5 5 1

Angulo Jorge

15 12 3 9 1

Se realizó la experiencia y se obtuvieron los siguientes datos:

DETERMINAR EL VALOR DEL PF DEL FILTRADOPf.- Esla alcalinidad del filtrado a la fenolftaleína y nos da una idea de la cantidad del ion hidroxilo y carbonatos que tiene el lodo. Se determina de la siguiente manera:Se toma un ml de filtrado en este caso agua con sal, agregar 2 a 3 gotas de fenolftaleína, el indicador. El valor de Pf es la cantidad de ml de ácido gastado por ml de filtrado.

Agregamos un ml de agua con sal 3 gotas de fenolftaleína procedemos a agregarlo en una capsula. Notamos que se torna de color morado. Agregamos ácido sulfúrico 3ml

- RESULTADOS DE LA PRUEBA DE Pf DE LA SOLUCION AGUA SALADAEl valor de Pf es igual a la cantidad de ml de ácido gastado por ml de filtrado

VP = L600 - L300 PC = L300 - Vp

ALUMNOS Densidad PH Lec 600

Lec 300

VP pc gel

Moruno David

1.2 9

20 15 5 10 15

Rivero Daniela

50 38 12 26 15

Vela Gustavo

45 36 9 27 11

Tiquisara Victor

48 34 14 20 11

pf=mlde acido gastadoml de filtrado

Pf = va ser el ácido gastado Pf = 0.8

Determinar el valor del Mf del filtrado

El Mf es la alcalinidad de filtrado al naranja de metilo y nos da la idea de la cantidad del Iones Carbonatos y Bicarbonato que tiene el agua (Puede ser cualquier fluido); lo determinamos de la siguiente manera:

Tomamos el filtrado y agregamos 2 a 3 gotas de Naranja de Metilo Medimos 3ml de ácido sulfúrico Agregamos el ácido sulfúrico en la capsula donde está el Naranja de Metilo con el agua

salada Se puede observar como se torna de color rojo

.

El valor de Mf son los ml de ácido gastado por ml de filtrado.

En laboratorio obtuvimos un dato de:Mf=1.5

DETERMINAR EL ION CLORO 1ml de agua salada se agrega a la capsula Agregar 2 a 3 gotas de cromato de potasio (color amarillo) Agregar gota a gota el Nitrato de Plata hasta que el color sea rojo

Cl- =

mlde NO 3 AGusados x Factor de concentracionequivalente del NO3 Agmlde filtradousado

Cl- =2.2ml x10000

1ml

Cl- =22000

*Si la concentración del NO3Ag es 0.028N el factor de concentración es 1000ppm

*Si la concentración del NO3Ag es 0.28N el factor de concentración es 10000ppm

OBSERVACIONES

En el presente laboratorio pudimos observar que al agregar soda caustica al lodo bentonitico este aumenta la viscosidad del lodo y hace que aumente el ph. Hemos utilizado los instrumentos de anteriores experiencias.

CONCLUSIONES

En conclusión tenemos que podemos aplicar soda caustica al lodo bentonítico para dar mayor viscosidad y con esto mayor capacidad de acarreo de los recortes al lodo.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué es la Gravedad Especifica? ¿Cuál es la GS de la Bentonita?La gravedad específica es una medida relativa de la densidad de un elemento y dependerá de la concentración de masa por unidad de volumen de cada elemento. Dicha concentración de masa estará afectada por la estructura tridimensional molecular y número másico de los átomos. La GS de la bentonita es 2.6

2. ¿Qué composición química tiene la Bentonita?Las bentonitas son también llamadas "arcillas activadas" debido a su afinidad en ciertas reacciones químicas causada por su excesiva carga negativa.Los productos comerciales de bentonitas se clasifican en términos generales como:• Montmorilonitas: Arcillas esmécticas con una estructura de capas. El ión aluminio predomina en la estructura pero puede ser reemplazado por otro ión metálico formando una gran variedad de minerales.• Bentonita: Describe generalmente una arcilla compuesta esencialmente de Montmorilonita.• Bentonita sódica: Es una montmorilonita que se encuentra en forma natural y que contiene un alto nivel de iones de sodio. Se hincha al mezclarse con el agua. También se conoce como "Wyoming Bentonita" o "Western Bentonita".• Bentonita cálcica: Es una montmorilonita en la que el catión intercambiable predominante es el calcio. No exhibe la capacidad de hinchamiento de la bentonita sódica, pero tiene propiedades absorbentes. También es llamada "Southern, Texas o Mississippi Bentonita”.

3. ¿Cuál es la función de la Soda Caustica?La función es intervenir en la reacción de saponificación, en la que se forman las sales inorgánicas de la grasa q se está trabajando (palmitato de sodio, miristato de sodio...etc.). La soda cáustica, especialmente cuando se usa para el control del pH, la neutralización de ácidos residuales y usos similares, compite con otros álcalis, especialmente con el carbonato de sodio (ceniza de sosa). Los factores comunes para seleccionar la soda cáustica son su fuerte alcalinidad y su facilidad de almacenamiento y manejo.

4. Compare la densidad de práctica con la densidad teórica. Concluya. La densidad en la práctica nos dio la misma como esta en la teoría al agregar bentonita al agua este se convierte en lodo y al introducir químicos a la solución coloidal este puede aumentar su pH o disminuirla. En laboratorio los químicos utilizados hasta esta práctica solo han aumentado el pH y aumentar su viscosidad de la misma.

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

6. ¿Cuáles son las propiedades principales y secundarias de la Bentonita?Porque al mezclar la bentonita con el agua se dice que se ha preparado un lodo de perforación.La principal razón para usar bentonita es para incrementar la viscosidad del lodo, permitiendo transportar efectivamente los detritos de roca a la superficie.

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

8. ¿Por qué da control de filtrado la bentonita al agua?Porque la bentonita da estabilización a las paredes del pozo por que forma un recubrimiento delgado e impermeable contra la pared del pozo que no deja filtrar agua en la formación geológica.

9. ¿Se requiere preparar 1000 BBL de lodo según la concentración de la práctica de los productos, cuantos sacos de bentonita de 100 LB cada una utilizaría y cuantos sacos de 30 LB de soda caustica?

1 BBL 100 LB 1 BBL 30 LB

1000 BBL X 1000 BBL X

X= 100000 sacos de bentonita x = 30000 sacos de Soda caustica

10.En Bolivia, donde se encuentran los yacimientos de bentonita.La bentonita se extrae de varios yacimientos en la región cordillerana

UAGRMUNIVERSIDAD AUTONOMA “GABRIEL RENE MORENO”

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGÍA

INGENIERIA PETROLERA

PRACTICO # 3

MATERIA: FLUIDOS DE PERFORACION

GRUPO: “P” SIGLA: PET-216

DOCENTE: EGUEZ VERICOCHEA DENIS HUMBERTO

TEMA: Preparación de Lodo Bentonitico Activado

CARRERA: ING. PETROLERA

Santa Cruz 1 de septiembre de 2014

CUESTIONARIO

1.- ¿Qué significa gravedad especifica y cual es la gravedad especifica de la bentonita?

La definición de gravedad específica o peso específico es la relación entre la densidad de una sustancia y la de otra.

o La gravedad especifica de la bentonita esta alrededor de 2,6.

2.- ¿Qué composición química tiene la bentonita?

Óxidos Contenidos (%)

Óxidos Contenidos (%)

SiO2 49.40 Mn 0.02Al2O3 14.95 SO3 <0.1TiO2 0.78 Na2O 1.25CaO 7.76 K2O 0.78MgO 2.35 P2O5 0.020Fe2O3 7.85 PPI 13.5

3.- ¿Cuál es la función del extendedor de bentonitas?

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

Se utiliza para aumentar el rendimiento de las arcillas bentoniticas en los fluidos de perforación base agua.

Actúa como floculante selectivo para aglomerar o coagular sólidos coloidales.

Esto permite que el equipo de control de sólidos de superficie pueda eliminarlos con mayor eficiencia.

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

4.- ¿Cuáles son las propiedades de la Bentonitas?

Dureza: 1-2 La bentonita es un absorbente de filosilicatos de aluminio, en general impuros,

arcillas que consiste principalmente de montmorillonita. Hay diferentes tipos de bentonitas, y sus nombres depende de los elementos

dominantes; como el potasio, sodio, calcio y aluminio.

5.- ¿En Bolivia donde se encuentran los yacimientos de Bentonitas?

Estos yacimientos se localizan en la zona del CABO DE GATA, en las formaciones eruptivas SIERRA DE GATA y SERRATA DE NIJAR.

Los yacimientos de Bentonitas están en:

La Paz Cochabamba Oruro Chuquisaca Potosí Santa Cruz De La Sierra