Composición y preparación de los fluidos de perforación

Tema 4: Composición y preparación de los fluidos de perforación
Química de Arcillas
Tres componentes Lodo base Agua
• Fase Líquida – incluye sólidos disueltos
• Sólidos inertes – Densificantes, calcáreos, etc..
• Sólidos reactivos – Bentonita comercial – Sólidos de perforación hidratables
• Diagénesis - Cambios físicos y químicos que ocurren en los sedimentos durante y después de ladeposición hasta el tiempo de la consolidación
• Paragénesis - El orden en el cual los minerales y las rocas asociadas han sido formados, incluyendo sus interacciones por el contacto
• Las arcillas cambian bajo presión y temperatura
• Smectita cambia a ilita y clorita
Ocho Elementos más Comunes en Corteza Terrestre
• Oxígeno 46.6% • Silicio 27.72 • Aluminio 8.13 • Hierro 5.00 • Magnesio 2.09 •Calcio 3.63 • Sodio 2.83
• Potasio 2.59 Total 98.59%
Arcilla término que se usa comúnmente para describir los sedimentos, suelos o rocas compuestos de partículas minerales y materia orgánica de granos extremadamente finos.
También se usa como término general para describir las partículas que tienen un diámetro inferior a 2 micrones, las cuales incluyen la mayoría de los minerales arcillosos.
1.-Las arcillas son minerales de silicato alumínico.
2.- Los minerales arcillosos están clasificados como silicatos estratificados su estructura se compone de camas formadas por capas de sílice y alúmina.
3.- Cada capa consta de una estructura laminar y delgada, llamada capa unitaria.
4.- Los minerales arcillosos también se pueden clasificar de acuerdo a la relación de capas de sílice a capas dealúmina, 1:1, 2:1 y 2:2.
El término bentonita se usa para describir la montmorillonita sódica explotada comercialmente que se usa como aditivo para el lodo de perforación (por ej.: M-I GEL o M-I GEL SUPREME™). Geológicamente, la bentonita es una capa de ceniza volcánica alterada.
Análisis de las arcillas:
1.- Difracción de rayos X
2.-Absorción infrarroja y la microscopia electrónica
3.- Capacidadde Intercambio Catiónico (CEC)
Tipo de minerales arcillosos:
1.- Atapulguita o sepiolita: Forma de agujas No hinchable
Se usa como mejorador de viscosidad en lodos base agua salada. Casi nunca están presentes en las lutitas de formación.
2.- Ilita, Clorita y Kaolinita (Arcillas laminares no hinchables) ILITA (Arcillas de tres capas): Resultan de la sustitución de Si+4 por Al+3 Carga negativaCatión compensador K (diámetro iónico: 2.66 Å) Espacio entre las capas unitarias 2.8 Å C.E.C 10 – 40 meq/100 g
CLORITAS (Arcillas de cuatro capas): C.E.C. (10 a 40 meq/100 g)
KAOLINITAS (Arcillas de dos capas): Capas unitarias ligadas mediante enlaces de hidrógeno C.E.C. (3 a 10 meq/100 g) Encontrada de (5 – 15%) en lutitas y areniscas
3.- Montmorillonitas laminares: Arcillas muy hidratablesResulta de la sustitución de un átomo de Al+3 por un átomo de Mg+2 Carga Negativa El segundo y el tercer tipo de minerales arcillosos se encuentran en las lutitas de las formaciones, en el orden siguiente y en cantidades decrecientes: (1) ilita, (2) clorita, (3) montmorillonita y (4) kaolinita. La montmorillonita presente en las lutitas es generalmente la montmorillonita cálcica, porque está enequilibrio con el agua de la formación, la cual es generalmente rica en calcio.
Propiedades físicas
• Microscópicas a submicroscópicas
• Adsorben o pierden agua según la humedad
• Plásticas cuando son mojadas por agua, se expanden cuando el agua llena los espacios entre las láminas de silicatos
• Gravedad específica variable según la cantidad de agua adsorbida
• Dureza 1 a 3
• La mayoríaformada por temporización
• Raramente encontradas por separado, generalmente como mezcla de arcillas y cristales microscópicos de otros minerales. Se puede observar que varias de las partículas laminares se traslapan. Esta forma característica de las partículas es lo que produce el llamado efecto de “cinglado” que es tan importante para el control de filtrado. Las arcillas son generalmente del tipo...