Arcillas
Páginas: 13 (3219 palabras)
Publicado: 3 de agosto de 2012
COMPONENTES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN.
ARCILLAS
QUIMICA DE ARCILLAS
Los minerales arcillosos están conformados por dos unidades estructurales basicas; la hoja octaedral de aluminio y la hoja tetraedral de sílice Fig 1, Fig 2. Las unidades fundamentales de las hojas tetraedrales y octaedrales son unidas para formar una lámina por átomos de oxígeno compartidos.Normalmente dos hojas tetraedrales envuelven una hoja octaedral tal como se indica Fig 4.
Las diferentes combinaciones de el número de átomos metálicos en el centro de la capa octaedral Al++, Fe++, Mg++ y modificaciones químicas dieron lugar a 26 diferentes minerales arcillosos, así se tiene estructura dioctaedral (dos de tres de los centros).
Entre las arcillas más comunes se encuentran:Montmorillonita, illita, caolinita, smectita, clorita, atapulgita.
La motmorillonita sódica es la más conocida en la industria petrolera pues se emplea con mayor frecuencia en los fluidos de perforación base agua. Es conocida también como bentonita.
BENTONITA
Fue mencionada por primera vez por Knight en 1898. Su nombre proviene de las minasde arcilla de Fort Benton encontradas en Wyoming.
La bentonita es un tipo de arcilla formada en su mayoría por montmorillonita sódica. Se caracteriza por presentar el más alto potencial de hinchamiento o rendimiento.
Se conoce como rendimiento de la arcilla la cantidad de barriles de lodo de 15 centi-Poises, que se pueden preparar con una tonelada de arcilla. El ión que intercambia estaarcilla es el sodio.
Mecanismo de Hidratación de arcillas
La bentonita se hidrata e hincha. Existen dos mecanismos de hinchamiento: Cristalino y osmótico.
El hinchamiento cristalino o superficial resulta de la adsorción de una capa monomolecular de agua en la superficie basal.
En este caso las esmectitas se hinchan de la siguiente manera:
Laprimer capa de agua es mantenida en la superficie de las láminas por la unión hidrógeno (Proveniente del agua) y los oxígenos que se encuentran formando la base hexagonal de la arcilla.
Diagrama de formación hexagonal y octahedral del hinchamiento cristalino de la arcilla. (Montmorillonita).
La capa siguiente se organiza de manera similar y se une a la primera y asísucesivamente. La unión ente las láminas de arcilla decrece con la distancia, originando el hinchamiento del volumen inicial.
El hinchamiento osmótico ocurre cuando hay cationes disociados en el fluido poral de la arcilla. Debido a que los cationes son atraídos a las caras negativas de las laminas de arcilla y la concentración de sodio es mayor que en la solución acuosa, se genera una presiónosmótica en donde el agua es atraída hacia las láminas ocasionando un aumento en el espaciamiento C permitiendo el desarrollo de una doble capa difusa.
El hinchamiento osmótico en la montmorillonita sódica incrementa su volumen, gracias a la adsorción de 10 gramos de agua por cada gramo de arcilla seca. Mientras 0.5 gramos de agua es absorbido por el hinchamiento cristalino.
Ladoble cara difusa se forma a medida que la superficie de la partícula queda balanceada por iones libres en el agua. Los iones positivos se atraen a la cara negativa de la superficie mientras que los negativos por poseer la misma carga que esta son alejados de la misma .(Figura 16)
Esta capa difusa genera una diferencia de potencial eléctrico entre el plano de corte y la solución, denominadopotencial Z. El potencial Z se reduce a medida que se incrementa la concentración de iones en la solución, adicionalmente la valencia de los iones agregados determinan si este valor es aun mas reducido.
Cuando se agregan electrolitos a la suspensión, el potencial Z es reducido y la doble capa difusa es comprimida; si se agrega suficiente electrolito las partículas que eran mantenidas...
ARCILLAS
QUIMICA DE ARCILLAS
Los minerales arcillosos están conformados por dos unidades estructurales basicas; la hoja octaedral de aluminio y la hoja tetraedral de sílice Fig 1, Fig 2. Las unidades fundamentales de las hojas tetraedrales y octaedrales son unidas para formar una lámina por átomos de oxígeno compartidos.Normalmente dos hojas tetraedrales envuelven una hoja octaedral tal como se indica Fig 4.
Las diferentes combinaciones de el número de átomos metálicos en el centro de la capa octaedral Al++, Fe++, Mg++ y modificaciones químicas dieron lugar a 26 diferentes minerales arcillosos, así se tiene estructura dioctaedral (dos de tres de los centros).
Entre las arcillas más comunes se encuentran:Montmorillonita, illita, caolinita, smectita, clorita, atapulgita.
La motmorillonita sódica es la más conocida en la industria petrolera pues se emplea con mayor frecuencia en los fluidos de perforación base agua. Es conocida también como bentonita.
BENTONITA
Fue mencionada por primera vez por Knight en 1898. Su nombre proviene de las minasde arcilla de Fort Benton encontradas en Wyoming.
La bentonita es un tipo de arcilla formada en su mayoría por montmorillonita sódica. Se caracteriza por presentar el más alto potencial de hinchamiento o rendimiento.
Se conoce como rendimiento de la arcilla la cantidad de barriles de lodo de 15 centi-Poises, que se pueden preparar con una tonelada de arcilla. El ión que intercambia estaarcilla es el sodio.
Mecanismo de Hidratación de arcillas
La bentonita se hidrata e hincha. Existen dos mecanismos de hinchamiento: Cristalino y osmótico.
El hinchamiento cristalino o superficial resulta de la adsorción de una capa monomolecular de agua en la superficie basal.
En este caso las esmectitas se hinchan de la siguiente manera:
Laprimer capa de agua es mantenida en la superficie de las láminas por la unión hidrógeno (Proveniente del agua) y los oxígenos que se encuentran formando la base hexagonal de la arcilla.
Diagrama de formación hexagonal y octahedral del hinchamiento cristalino de la arcilla. (Montmorillonita).
La capa siguiente se organiza de manera similar y se une a la primera y asísucesivamente. La unión ente las láminas de arcilla decrece con la distancia, originando el hinchamiento del volumen inicial.
El hinchamiento osmótico ocurre cuando hay cationes disociados en el fluido poral de la arcilla. Debido a que los cationes son atraídos a las caras negativas de las laminas de arcilla y la concentración de sodio es mayor que en la solución acuosa, se genera una presiónosmótica en donde el agua es atraída hacia las láminas ocasionando un aumento en el espaciamiento C permitiendo el desarrollo de una doble capa difusa.
El hinchamiento osmótico en la montmorillonita sódica incrementa su volumen, gracias a la adsorción de 10 gramos de agua por cada gramo de arcilla seca. Mientras 0.5 gramos de agua es absorbido por el hinchamiento cristalino.
Ladoble cara difusa se forma a medida que la superficie de la partícula queda balanceada por iones libres en el agua. Los iones positivos se atraen a la cara negativa de la superficie mientras que los negativos por poseer la misma carga que esta son alejados de la misma .(Figura 16)
Esta capa difusa genera una diferencia de potencial eléctrico entre el plano de corte y la solución, denominadopotencial Z. El potencial Z se reduce a medida que se incrementa la concentración de iones en la solución, adicionalmente la valencia de los iones agregados determinan si este valor es aun mas reducido.
Cuando se agregan electrolitos a la suspensión, el potencial Z es reducido y la doble capa difusa es comprimida; si se agrega suficiente electrolito las partículas que eran mantenidas...
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