CAPITULO V

CAPITULO V: HIDRATACIÓN DE ARCILLAS.
La entrada del agua del filtrado del fluido de perforación en las arcillas que
componen la roca ocasiónala expansión de la estructura del mineral,
aumentando su volumen total en un fenómeno denominado hinchamiento.
Todos los tipos de arcillas adsorben agua, pero son las esmectitas las que se
hidratan con mayor incremento de volumen, debido a que dentro de suestructura existe una red expandible.
Durante la construcción de pozos este fenómeno es el causante de la mayor
cantidad de problemas al atravesar arcillas con fluido base de agua. Cuando
se penetran formaciones arcillosas con fluidos base agua, el primer efecto es el
hinchamiento hacia el hoyo abierto y aumento de la presión de poro antes de
colapsar.
Luego ocurren eventos donde las paredes delhoyo se derrumban,
originando socavamientos, sólidos indeseados en el sistema y embolamiento de
la mecha, lo que a su vez puede causar el colapso y pérdida del hoyo.
5.1 Mecanismos de Hidratación de las Arcillas
La hidratación de la arcilla ocurre a través de tres mecanismos:
 Hinchamiento Cristalino.
 Hidratación Iónica
 Hinchamiento Osmótico
5.1.1 Hinchamiento Cristalino:
Es el enlace demoléculas de agua a átomos de oxígeno en la superficie
de las plaquetas de arcilla.
También conocido como hidratación de superficie.
Resulta de la adsorción de capas mono-moleculares de agua en las
superficies basales del cristal, tanto en las caras externas como en las
capasintracristalinas de la estructura de la arcilla; este último caso en las
que poseen una red cristalina expandible.
Lanaturaleza estructural de la molécula de agua proporciona propiedades casi cristalinas.

Esto se debe que a 10Å de la superficie el agua tiene un volumen
específico de casi 3% menos que el agua libre, comparado con el del hielo,
el cual es 8% mayor.
Además, el agua en la estructura tiene una viscosidad mayor que el agua
libre.
Los cationes intercambiables influyen sobre el agua cristalina dedos
maneras. En primer lugar, muchos de los iones se hidratan ellos mismos,
formando capas de agua a su alrededor (K+
y Na+
son excepciones).
En segundo lugar, se enlazan a la superficie del cristal compitiendo con las
moléculas de agua, tendiendo a perturbar su estructura (Na+
y Li+
son
excepciones, ya que sus enlaces son débiles y tienden a difundirse).
5.1.2 Hidratación iónica:
Es lahidratación de cationes que se encuentran entre las plaquetas de
arcilla, los cuales tienen capas de moléculas de agua que los rodean
(esferas de hidratación).
5.1.3 Hidratación Osmótica:
Ocurre porque la concentración de cationes entre capas es mucho mayor
que en el seno de la solución.
Por consecuencia, el agua se desplaza hacia la sección entre las celdas
unitarias, incrementando el espaciamiento ypermitiendo el desarrollo de
una doble capa difusa.
Aunque no exista ninguna membrana semi-permeable, el mecanismo es
esencialmente osmótico porque está fundamentado en una diferencia de
concentración de electrolitos. Este hinchamiento causa mayores
incrementos en el volumen total que el cristalino, pero el agua está
débilmente unida a la superficie de la estructura del mineral.
El hinchamientoosmótico causa un aumento mucho mayor en volumen que
el provocado por el hinchamiento cristalino, la montmorillonita sódica puede
absorber aproximadamente 0.5 gr de agua por gramo de arcilla seca,
duplicando su volumen en la región de hinchamiento cristalino
inmediatamente adyacente a la cara de la lámina de arcilla, pero
aproximadamente 10 gr de agua en región osmótica más alejada de la cara.
Ladoble capa electrostática difusa es un sistema de iones de carga
Opuesta atraídos a la superficie carga de lámina de arcilla.
A medida que la superficie queda balanceada por lociones libres en el
agua, algunos iones tienden a irse formando una atmósfera iónica difusa
alrededor dela partícula.
Ocurre en algunas arcillas luego de que están hidratadas completamente
superficial e iónicamente...