PRÁCTICA No. 8 1) TÍTULO: “METIL BLUE TEST (MBT)” 2) OBJETIVOS 2.1) Objetivo general: Determinar la cantidad de sólidos arcillosos contenidos en un fluido de perforación. 2.2) Objetivos específicos: Determinar y verificar mediante la prueba de MBT la capacidad de intercambio catiónico de las arcillas que se encuentran dentro del Lodo. Entender los cambios de MBT en un fluido. Determinar una cantidad cualitativa del contenido de arcillas reactivas en el lodo. 3) RESUMEN PRÁCTICA: Empezamos por buscar todos los equipos y materiales que iban a hacer usados. Con todo esto ya listo para ser usado, empezamos a realizar la práctica con el procedimiento indicado, pusimos 0,5ml de azul de metileno y aún faltaba que se forme la parte celeste así que agregamos 0,5ml de azul de metileno y finalmente agregamos 0,2 a 0,3 ml de azul de metileno , obtuvimos y tomamos nota de los resultados obtenidos, sacamos conclusiones a partir de los resultados. Al terminar la práctica se limpió el laboratorio como fue indicado en la primera práctica. 4) MARCO TEÓRICO MBT (Methylene Blue Test): Es un indicador de la cantidad de arcilla reactivas tanto por sólidos perforados como por bentonitas comerciales presentes Esta prueba provee una estimación de la capacidad total de intercambio de cationes de arcillas reactivas de un lodo. Esta capacidad se suministra usualmente en términos de peso (mili equivalentes de hidrogeno por cada 100 gramos de arcilla). La capacidad de azul de metileno y la capacidad de intercambio de cationes no son totalmente iguales; normalmente la primera es un poco menor que la capacidad real de intercambio de cationes. Se agregan pequeños incrementos de azul de metileno a un volumen determinado de fluido que ha sido diluido con agua destilada, agua oxigenada y ácido sulfúrico y hervido levemente. La bentonita es una arcilla hidratable usada para aumentar la viscosidad, reducir las pérdidas por filtrado, y aumentar la capacidad de transporte del fluido de perforación. Los iones de sodio de la bentonita presentes en la estructura de este tipo de arcilla intercambian fácilmente iones y algunos compuestos orgánicos. El tinte orgánico, de azul de metileno, reemplaza
fácilmente los cationes intercambiables de bentonita y algunas otras arcillas. La capacidad de azul de metileno de un fluido de perforación es un indicador de la cantidad de arcillas reactivas (bentonita y/o sólidos de la perforación) presentes para ser determinadas por la prueba MBT. Esta prueba es realizada a fluidos base agua y la prueba se basa en la capacidad que tienen las arcillas reactivas presentes en el lodo para absorber tintura de azul de metileno. La prueba es cualitativa, porque la materia orgánica y algunas otras arcillas presentes en el lodo adsorben el azul de metileno, por lo que la muestra de lodo normalmente se trata con peróxido de hidrógeno para oxidar la mayor parte de la materia orgánica, como el CMC, los poliacrilatos, los lignosulfonatos y los lignitos. La capacidad de intercambio catiónico (CEC) se define como la capacidad que tiene material para retener y liberar iones positivos, merced a su contenido en arcillas. Éstas están cargadas negativamente, por lo que suelos con mayores concentraciones de arcillas exhiben capacidades de intercambio catiónico mayores. La capacidad de azul de metileno ofrece un estimado de la CEC de los sólidos del fluido de perforación Capacidad de azul de metileno = Azul de metileno (cm3) / fluido de perforación (cm3) Bentonita equivalente (lbm/bbl) = 5 x capacidad de azul de metileno
Cuando la prueba de azul de metileno (MBT) se realiza sobre una muestra del fluido de perforación, el total dela capacidad de intercambio catiónico de las arcillas presentes en un fluido de perforación se puede cuantificar mediante un proceso de titulación. Los valores MBT se deberán monitorear muy de cerca a medida que se prepara el sistema inicial, sin arcillas reactivas. Un aumento en el valor MBT indica que se están perforando estratos de Lutita. Estos aumentos ayudarán a determinar cuándo se requieren volúmenes de desplazamiento para mantener el sistema dentro
de intervalos óptimos. Una estimación de la cantidad real de arcillas en un fluido de perforación se puede obtener si se conoce la relación de intercambio de capacidades y las arcillas sólidas perforadas. 5) -
PROCEDIMIENTO. Medir 1 ml de la muestra de fluido y poner en el Erlenmeyer Luego agregar 10 ml de agua destilada Mezclar la muestra Poner 15 ml de peróxido de hidrogeno Agregar 0,5 ml de ácido sulfúrico Poner el Erlenmeyer sobre el calentador hasta que la mezcla hierva, dejar a calor bajo durante 10 minutos Retirar el Erlenmeyer del calentador y agregar la mezcla a 50 ml con agua destilada Esperar a que se enfrie Agregar 0,5 ml de azul de metileno Agitar el frasco durante 20 segundos Cojer una gota de la mezcla y ponerla en el papel filtro Si la gota… Forma un halo azul No forma halo azul
-
Luego… Continuar con los pasos después de esta tabla Repetir los 3 pasos anteriores
Registrar el volumen de solución de metileno usada para alcanzar el viraje de color.
6) DATOS OBTENIDOS Azul de Metileno=1,25
cm 3
7) CÁLCULOS: o
Cálculo del CEC del azul metileno
CEC (Sistema métrico o sistemainglés)=
CEC=
1,25 1
CEC=1. 25
o
cm3 de azulde metileno cm3 de lodo
kg lb o 3 m bbl
Cálculo del contenido equivalente de bentonita
(
MBC Sistema inglés
lb =CEC × 5 bbl
)
MBC=1.25
lb ×5 bbl
MBC=6 , 25
lb bbl
(
MBC Sistema métrico
MBC=1.25
kg ×14 3 m
MBC=17 .5
kg m3
kg =CEC ×14 m3
)
8) CONCLUSIONES: 1.-A mayor MBT mayor intercambio catiónico, mayor cantidad de arcillas reactivas presentes en el lodo; por lo tanto si un lodo presenta un MBT alto este puede generar varios problemas como pistoneo en caso de viajes, aumento del ROP, aumento del torque, entre otros. 2.-La prueba de MBT realizada es cualitativa ya que dentro de los componentes del lodo hay materiales inorgánicos los cuales absorben el azul de metileno y no permiten reflejar la cantidad exacta de arcillas que realizan el intercambio catiónico, razón por la cual se agregar peróxido de hidrógeno para oxidar la mayor parte y componentes como CMC y permitir el intercambio catiónico. 3.-El uso del peróxido de hidrógeno y del ácido sulfúrico en el lodo es con el fin de oxidar totalmente la muestra del lodo para que de esta manera obtengamos mejores datos de MBT, ya que solo absorberán el azul de metileno realmente las arcillas del lodo. 4.-Pudimos observar como es el cambio de los valores de MBT para distintas densidades de lodo, asi como también aprendimos que éste se deberá mantenerse siempre por debajo de los 15 y en caso de que suba aprendimos que se debe adicionar inhibidores químicos y reductores.
9) RECOMENDACIONES: 1.-Doblar el papel filtro en 8 partes y anotar en cada sección el valor de concentración de azul de metileno, de esta manera se facilita y agiliza la medición de este valor evitando confusiones. 2.-Realizar adecuadamente la repetición de la gota de la mezcla tomada en el papel filtro en el viraje de color MBT hasta formar un aro color azul.
3.-Ser cuidadoso con el uso de los químicos y evitar exposición directa con la piel. 4.-Tener cuidado al retirar el Erlenmeyer de la mezcladora ya que puede estar muy caliente. 5.-Hacer el correcto uso de mascarilla, gafas y guantes durante toda la práctica ya que la manipulación directa con el ácido puede causar quemaduras en la piel.
10)
BIBLIOGRAFÍA
Marquez,A. (2012). Fluidos de Perforacion. Recuperado de: https://www.academia.edu/8184511/Tema-nc2b01_fluido-de-perforacic3b3n Universidad de Colombia.(2006). CONTROL DE SOLIDOS, CONTENIDO DE ARENA Y MBT. Recuperado de: https://es.scribd.com/document/188506917/practica-4-CONTROL-DESOLIDOS-CONTENIDO-DE-ARENA-Y-MBT-pdf
PRÁCTICA No. 9 1) TÍTULO: “DUREZA DE CALCIO Y TOTAL” 2) OBJETIVOS 2.1) Objetivo general: Determinar la concentración de iones de calcio y magnesio en un fluido base agua 2.2) Objetivos específicos:
Determinan la concentración en ppm de calcio presente en el fluido de perforación. Identificar la presencia de magnesio en el fluido. Estudiar las causas de la presencia de calcio y magnesio en el fluido de perforación.
3) EQUIPO Y MATERIALES:
Solución de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) (Versanato Estandar) 0,01M Solución amortiguadora fuerte (hidróxido amónico/cloruro amónico) Solución de Indicador Calmagite Probeta Pipetas graduadas de 1ml, 5ml. 10, Agua destilada Solución de NaOH 1N o KOH Indicador Calcon o Calver II
4) MARCO TEÓRICO La dureza total es la medida de la concentración de cationes divalentes y es reportada como mg/l. La dureza es aportada principalmente por iones de calcio y magnesio aunque otros cationes pueden influir. El calcio es un contaminante de los fluidos base agua que afecta las propiedades del fluido y disminuye el rendimiento de las arcillas. Debe ser tratado con carbonato de sodio para precipitarlo como un sólido inerte. En muchos campos de petróleo, el agua disponible es bastante dura. Las arcillas de perforación tienen bajos puntos cedentes cuando son mezcladas en agua dura. Cuanto más dura sea el agua, más bentonita será necesaria para obtener un lodo con un esfuerzo de gel satisfactorio.
5) PROCEDIMIENTO. - Añadir aproximadamente 20 ml de agua destilada al recipiente de valoración - Añadir 1ml del agua o filtrado a probar - Añadir 1 ml de solución amortiguadora fuerte (base de NH4OH)
-
Añadir unas 0.5 gr del indicador de calcio (Calver II) o 6 gotas de calmagite y mezclar con una varilla de agitación. Si la muestra contiene calcio y/o magnesio se presentara un color rojo tinto
-
Usando una pipeta, valorar con la solución de Versenato Estándar, agitando continuamente hasta que la muestra se vuelva azul sin que quede ningún rastro de rojo.
-
Registrar el número de ml de solución de versenato utilizados.
6) PARTE EXPERIMENTAL
Calcular la dureza total como Ca2+ y como CaCO3 mg ml de Versenato Estándar∗400 2+¿ = l ml de muestra Durezatotal comoCa¿
( )
CaCO3
Estándar∗1000 ( mll )= ml de Versanato ml de muestra
7) PREGUNTAS
¿A qué se refiere con dureza? ¿Cuáles son las principales sales que afectan a la dureza del agua o de un filtrado? ¿Cómo se trata cuando tenemos agua o un filtrado duros?
¿Por qué el calcio es considerado como un contaminante para algunos fluidos de perforación? ¿Cómo se trata la contaminación con calcio del fluido de peroración?
8) BIBLIOGRAFÍA -
Instituto Americano perforación”, (Dallas, FLUID, B. D. (1998). Unidos. Instituto Americano perforación”, (Dallas,
del petróleo, “Manual de fluidos de Texas), Capitulo 3, Pág 3.23. Manual de fluido de perforación. Estados del petróleo, “Manual de fluidos de Texas), Capitulo 3, Pág 3.22.
PRÁCTICA No. 10 6) TÍTULO: “PH Y ALCALINIDAD” 2) OBJETIVOS 2.1) Objetivo general: Determinar el grado de acidez o basicidad del fluido para evitar problemas de corrosión y contaminación. 2.2) Objetivos específicos:
Conocer la importancia de controlar el PH en un fluido de perforación. Analizar las consecuencias de tener un PH muy bajo o muy alto.
Determinar la alcalinidad del filtrado e identificar los iones OH-, C O 3¿ y HCO3.
3) EQUIPO Y MATERIALES:
Fenolftaleína Ácido sulfúrico (0.02N) Pipeta de 1 y 10 ml Anaranjado de Metilo Envases de vidrio
4) MARCO TEÓRICO La alcalinidad de una solución se puede definir como la concentración de iones solubles en agua que pueden neutralizar ácidos. Con los datos obtenidos de la prueba de alcalinidad se pueden estimar la concentración de iones OH- CO3= y HCO3- , presentes en el fluido. Es importante conocer que pH y alcalinidad no es lo mismo, a pesar de estar estrechamente relacionados. El pH indica, qué tan ácido o básico es un fluido y la alcalinidad determina, el ion o los iones responsables de esa acidez o basicidad.
Solución amortiguada Es una solución amortiguada, cuando hay un consumo extra de ácido sulfúrico al titular dicha solución. Los iones oxidrilos no disueltos en el fluido, constituyen otro agente amortiguador (Buffer). Solución Buffer Es una sustancia que al disolverse en el agua, produce una solución resistente a los cambios en su concentración de iones hidrogeno, la cual permite que el pH se mantenga prácticamente constante, al agregar un ácido o una base. Alcalinidad del filtrado Pf Son los centímetros cúbicos de ácido sulfúrico 0.02N, que se requieren por centímetro cubico de filtrado, para llevar el pH del fluido a 8.3. Para determinar la alcalinidad del filtrado Pf se utiliza como indicador la fenolftaleína. Alcalinidad del filtrado Mf Son los centímetros cúbicos de ácido sulfúrico 0.02N, que se requieren por centímetro cubico de filtrado, para llevar el pH del
fluido a 4.3. Para determinar la alcalinidad del filtrado Mf se utiliza como indicador el anaranjado de metilo. Alcalinidad del lodo Pm Es la alcalinidad del lodo determinada con fenolftaleína. Está relacionada con la concentración total de iones OH - presentes en el fluido. Con los valores de Pf y Pm, se puede determinar el exceso de cal que contiene un fluido, el exceso de cal es utilizado como secuestrador de gases ácidos. Estos gases son altamente corrosivos en cualquier tipo de fluido. La alcalinidad del lodo influye notablemente en el comportamiento de las arcillas. Es importante mantener un pH por encima de 7 de esta forma se mantiene la interacción electrostática a un mínimo. 5) PROCEDIMIENTO. Pf I Colocar 1 cc de filtrado en un recipiente II Agregar 2 o 3 gotas de fenolftaleína, hasta obtener un color rosado III Agregar H2SO4 (0.02N) hasta que el filtrado adquiera su color original IV Registrar el Pf como el número de cc de H2SO4 gastados para neutralizar el color de la fenolftaleína Observación. Si la muestra está oscurecida de manera tal que el cambio de color no se perciba, el punto final se toma con un pH-metro cuando el pH cae a 8. Mf I II III
Agregar a la muestra que ha sido titulada al punto final del Pf más o menos 4 gotas de Anaranjado de Metilo, hasta obtener un color amarillo oscuro. Agregar H2SO4 (0.02N) gota a gota, hasta que el color del indicador cambie de amarillo naranja a marrón claro. Registrar el Mf como el total de cc de H2SO4 gastados más el que se gastó en lograr el Pf
Observación Si la muestra está oscurecida de manera tal que el cambio de color no se perciba, el punto final se toma con un pH-metro cuando el pH cae a 4.3 Pm I II III IV V
Agregar 25 cc de agua destilada Colocar 1 cc de lodo en la cápsula de titulación Agregar de 4 a 5 gotas de Fenolftaleína y agitar Agregar H2SO4 hasta lograr el color original del lodo. Registrar la alcalinidad del lodo (Pm) como los cc de H2SO4 gastados en neutralizar el color de la fenolftaleína.
6) PARTE EXPERIMENTAL Titular y registrar la cantidad de acido utilizado en cada una de las pruebas en la siguiente tabla: Alcalinidad Pf Mf Pm
cc de H2SO4
Concentración e iones
Investigar las relaciones respectivas concentraciones de los iones respectivos.
y
calcular
las
7) PREGUNTAS
¿Entre que rangos de pH debe estar el lodo de perforación? Indique los problemas relacionados con la presencia de dióxido de carbono, además indique que compuestos se forman por la presencia de este contaminante y como afecta a las operaciones de perforación. ¿Qué métodos conoce para medir el pH? Conociendo la alcalinidad Pm y Pf ¿Cómo se puede determinar la cantidad de cal en exceso del fluido?
8) BIBLIOGRAFÍA -
FLUID, B. D. (1998). Manual de fluido de perforación. Estados Unidos. Fredy Guarachi L. (S.F). Guía de Fluidos de Pe
