Quimica De La Arcillas

1.1 QUÍMICA DE LAS ARCILLAS

Una de las dificultades más comunes en la perforación de pozos es atravesar por formaciones arcillosas. Estas reaccionan al contacto con el agua provocando una expansión en su estructura y en consecuencia un hinchamiento de las mismas y al hincharse el diámetro del hueco perforado disminuye y las paredes del hueco se desmoronan, he ahí la importancia de conocer suquímica para implementar un lodo que pueda minimizar las reacciones cuando entran en contacto con agua, inhibiéndolas.
“…Las arcillas son materiales plásticos, de grano fino, que ocurren naturalmente en el suelo. Las partículas de arcilla son de naturaleza coloidal. …”1.
1.1.1 Características Básicas de las Arcillas
Una de las características más importantes de las arcillas es su composición. Lasarcillas son minerales constituidos principalmente de silicio, aluminio y agua; frecuentemente presentan cantidades apreciables de hierro y magnesio, y en menor proporción sodio y potasio.



1.1.1.1 Estructuras Básicas de las Arcillas
Los minerales arcillosos se forman a partir de dos estructuras básicas, estructuras octaédricas y estructuras tetraédricas.

1.1.1.2 Estructura de los MineralesArcillosos
La diferente combinación de las estructuras básicas (placas de estructura octaédrica y placas de estructura tetraédrica) y la modificación de las estructuras básicas (debido a la presencia de diferentes iones metálicos), dan como resultado una gran variedad de minerales arcillosos con diferentes propiedades.
Las unidades fundamentales pueden combinarse por medio de un grupo hidrocilocomún. Las diferentes combinaciones y modificaciones químicas dan origen a más de 26 tipos diferentes de minerales arcillosos, los cuales están constituidos de placas octaédricas y tetraédricas en diferentes proporciones.

1.1.1.3 Rendimiento de las Arcillas
El tamaño coloidal de las partículas de arcillas, hace que ellas sean activas en los lodos de base agua, el grado de actividad varía de una a otra;por consiguiente, su efecto viscosificante será diferente para cada una de estas arcillas.
El rendimiento API de las arcillas se define como “el número de barriles de lodo de 15 cP (centipoise) que se puede obtener a partir de una tonelada de material seco”. La viscosidad mencionada es la “aparente”, tal como se muestra en la Figura 70 donde 15 cP es un valor crítico. Las adiciones de arcillaejercen poco efecto sobre la viscosidad hasta que esta se acerca al punto crítico; de ahí en adelante, pequeñas adiciones producen marcados efectos sobre la viscosidad. Esto es cierto no solamente para las arcillas comerciales, sino también para los sólidos de perforación hidratables. También resulta válido que una suspensión de arcilla de 15 cP soportará la barita en los sistemas de lododensificado.
“…Este gráfico puede ser muy útil para el ingeniero de lodos. Para una viscosidad determinada de las diferentes arcillas, se puede obtener datos relacionados con la densidad de la lechada, el porcentaje de sólidos en peso, el rendimiento en barriles por tonelada, el porcentaje de sólidos en volumen y las libras de sólidos por barril de lodo.
Por ejemplo, se requiere aproximadamente 20 lb/bbl debentonita (M-I GEL) para producir un lodo con una viscosidad de 15 cP. Por lo tanto, en base al gráfico, este lodo contendría 5,5% sólidos en peso, tendría un rendimiento de 100 bbl/tonelada, tendría 2,5% sólidos en volumen, y pesaría unas 8,6 lb/gal.
El rendimiento sería inferior si una arcilla tomara menos agua. En comparación, si se hubiera usado subbentonita para producir un lodo con unaviscosidad de 15 cP, este lodo contendría 18% sólidos en peso, tendría un rendimiento de solamente 28 bbl/tonelada, contendría 8,5% sólidos en volumen y pesaría casi 9,4 lb/gal. Las arcillas tienen muchas aplicaciones en los lodos de perforación. La mejor manera de aumentar la viscosidad de un lodo de perforación usando la menor cantidad posible de sólidos sería añadiendo una arcilla que tenga el...