Reacciones de la Bentonita y Varita en Agua de Mar y Agua Dulce Bonilla Escobedo Brian Esteban Broca Domínguez Diego Armando García Ponce Sergio Saúl Huertero Moreno Melani Berenice Maya Uribe Juan José Profesores: Química Hernández Álvarez Rosa de Jesús Contreras Sánchez José Cesar Fecha de realización de la práctica: 14 Febrero 2014 Fecha de entrega de la práctica: 21 Febrero 2014 Instituto Politécnico Nacional Ciencias de la Tierra Ingeniería en Fluidos de Control Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Equipo 1
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Reacciones de la Bentonita y Varita en
Agua de Mar y Agua Dulce
Bonilla Escobedo Brian Esteban Broca Domínguez Diego Armando García Ponce Sergio Saúl
Huertero Moreno Melani Berenice Maya Uribe Juan José Profesores:
Química Hernández Álvarez Rosa de Jesús
Contreras Sánchez José Cesar
Fecha de realización de la práctica: 14 Febrero 2014 Fecha de entrega de la práctica: 21 Febrero 2014
Instituto Politécnico Nacional
Ciencias de la Tierra
Ingeniería en Fluidos de Control
Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura
Equipo 1
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Índice
Objetivo________________________________________________________________________ 3 Marco Teórico___________________________________________________________________ 4 Material________________________________________________________________________ 8 Procedimiento Experimental_______________________________________________________ 9 Cómo funciona la Bentonita en Agua salada y Dulce.____________________________________11 Bentonita Pre hidratada __________________________________________________________ 14 Discusión de Resultados__________________________________________________________ 15
Conclusión en equipo _____________________________________________________________ 17 Referencia ______________________________________________________________________ 17
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Objetivo
Reconocer los efectos de la bentonita y barita con agua de mar y agua dulce, usando
distintivos alcalinos para reconocer la reacción de las sustancias al ser mezcladas.
También analizaremos los distintos tipos de soluciones y como utilizarlas para fines
de control de fluidos en la etapa principal de perforación.
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Marco Teórico Barita
La baritina o barita, del griego baros ("pesado", palabra que también dio origen
al bario), es un mineral de la clase de los sulfatos y del tipo AXO4. Químicamente es
el sulfato de bario (BaSO4). Es la principal mena del Bario.
La barita, es un mineral que se encuentra en la naturaleza como masas cristalinas
de color blanco, verdosas, grisáceas o rojizas; El lustre es vítreo, dureza, 3; la
gravedad específica, 3.5-4.5. Los minerales asociados son numerosos: calcopirita,
calcita, aragonito, sulfuro, pirita, cuarzo, vanadinita, cerusita y fluorita.
La barita es un sulfato de bario natural usado para incrementar la densidad de los
fluidos de perforación, usualmente estandarizado a una densidad de 4,20. Se
encuentra en la naturaleza como masas cristalinas de color blanco, verdosas,
grisáceas o rojizas. La celestita (SrSO4) tiene la misma estructura de cristales que la
barita y sus formas; los dos cristales son indistinguibles por métodos ordinarios, pero
una prueba a la flama puede distinguirlos: al exponer el polvo de los cristales al
fuego, el color de la llama confirmará la identidad del cristal, si ésta es verde pálido
es baritina, si es roja es celestita.
La barita es un material que ayuda a la protección ambiental, tienen muchas
ventajas, tales como fuerte inercia, buena estabilidad, resiste ácidos y álcalis,
modera la rigidez.
Bentonita
La bentonita es una arcilla de grano muy fino (coloidal) del tipo
de montmorillonita que contiene bases y hierro, utilizada en cerámica. El nombre
deriva de un yacimiento que se encuentra en Fort Benton, Estados Unidos. El
tamaño de las partículas es seguramente inferior a un 0,03% al del grano medio de
la caolinita.
Una bentonita es una roca compuesta esencialmente por minerales del grupo de
las esmectitas, independientemente de cualquier connotación genética. Los
criterios de clasificación utilizados por la industria se basan en su comportamiento
y propiedades fisico-químicas; así la clasificación industrial más aceptada
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Establece tipos de bentonitas en función de su capacidad de hinchamiento en
agua:
* Bentonitas altamente hinchables o sódicas
* Bentonitas poco hinchables o cálcicas
* Bentonitas moderadamente hinchables o intermedias
El término fuller'earth, también conocidas en español como tierras de batán, los
ingleses lo usan para denominar a arcillas constituidas fundamentalmente por
montmorillonita con Ca como catión de cambio, mientras que los americanos se
lo dan a arcillas paligorskíticas. A las bentonitas cálcicas que los ingleses
denominan fuller'earth los americanos las llaman bentonitas no hinchables.
Otras clasificaciones se basan en criterios distintos, así, por ejemplo, en USA se
utiliza el término "Bentonitas del Sur" (Southern Bentonites) como equivalentes de
bentonitas cálcicas, ya que la mayor parte de la bentonita cálcica
norteamericana se explota cerca del Golfo de México, denominándose
"bentonita tipo Wyoming" a las bentonitas sódicas.
El hierro que contiene siempre le da color, aunque existe también una bentonita
blanca. Este tipo dará un mejor color en reducción que en la oxidación cuando
se emplea en cuerpos de porcelana. Existen diversos tipos de bentonita que
varían tanto en la plasticidad como en la dureza.
Es una arcilla muy pegajosa con un alto grado de encogimiento. Por ese motivo
no conviene trabajarla sola o como materia predominante de una masa.
Aplicaciones:
• En perforación de pozos para extraer agua, petróleo o gas natural,
usada en la preparación de los lodos de perforación.
• En la elaboración de grasas lubricantes.
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Agua de Mar
El agua de mar es una solución hecha o basada en agua que compone los océanos y mares
de la Tierra. Es salada por la concentración de sales minerales disueltas que contiene, un
35‰ (3,5% o 35 g/L) como media. La densidad media en superficie es de 1,025 g/ml, siendo
más densa que el agua dulce y el agua pura. A mayor contenido en sal más baja su punto
de fusión, por lo que el agua del mar se convierte en hielo sobre los -2ºC.
Las dos propiedades físicas más importantes del agua de mar son, sin duda, la temperatura
y la salinidad, que determinan la densidad del agua. En el océano, la densidad suele
aumentar con la profundidad, de modo que las capas de agua superiores se apoyan
siempre en otras de mayor densidad. No obstante, esta situación de equilibrio puede verse
rota por multitud de factores y, en un momento dado encontrarse aguas más densas sobre
otras de una densidad ligeramente inferior.
Esto provoca una inestabilidad gravitacional que empuja al agua
más "pesada" a hundirse mientras la capa subsiguiente, más "ligera",
asciende para ocupar su lugar, estableciéndose un circulación en
la vertical.
La Temperatura del agua de mar varía entre -2ºC (Aguas polares) y
42ºC (máximos valores registrados en aguas costeras someras). El
rango de temperaturas en tierra es mucho más amplio y abarca
desde los -68ºC (Siberia, 1892)hasta los 58ºC (Libia, 1922). Esto da
cuenta del gran poder termo estabilizante del mar.
Agua continental o dulce
Es agua que se encuentra naturalmente en la
superficie de la Tierra en capas de hielo, campos
de hielo, glaciares, icebergs, pantanos, lagunas,
lagos, ríos y arroyos, y bajo la superficie como
agua subterránea en acuíferos y corrientes de
agua subterránea. El agua dulce se caracteriza
generalmente por tener una baja concentración
de sales disueltas y un bajo total de sólidos
disueltos. El término excluye específicamente
agua de mar y agua salobre, aunque sí incluye las
aguas ricas en minerales, tales como las fuentes
de agua ferruginosas.
Potencial hidrógeno
Es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración
de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias.
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Los valores de [H+] para la mayoría de las soluciones son demasiado pequeños y difíciles
de comparar, de ahí que Sören Sörensen en 1909 ideó una forma más adecuada de
compararlas, el pH que no es más que la forma logarítmica de expresar las
concentraciones:
Para una solución neutra a 25 °C en donde la concentración de
iones Hidrógeno es de 1.0 x 10-7 M el pH se calcula como:
El valor de 7 para el pH de una solución neutra no es un valor arbitrario, se deriva del
valor absoluto del producto ionico del agua a 25 °C que coincide con este número.
El pH del agua pura es de 7.0, las soluciones ácidas tienen un pH < 7.0 y las básicas un
pH > 7.0. Para una solución 1.0 M de un ácido fuerte, el pH = 0 y para una solución 1.0
M de una base fuerte el pH es 14.
Indicadores Acido Base.
Acido o base orgánica débil cuya forma sin disociar difiere del correspondiente acido
o base conjugados. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por
la protonación o desprotonación de la especie. Los indicadores acido-base tienen un
intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolución en la
que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada.
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Material
Bentonita
Es una arcilla muy pegajosa con un alto grado de encogimiento, absorbe agua y es ideal para la suspensión de recortes en un pozo.
Barita Es un mineral no metálico, no absorbe agua y es pesado.
Recipientes cilíndricos Se usaron para crear nuestros lodos de perforación, el que sean cilíndricos es ideal porque en un pozo se utiliza la misma forma.
Agua Es el solvente utilizado en nuestros lodos, la presencia de sólidos en ella es baja .
Agua de mar Se utilizó como solvente en nuestros lodos. La presencia de sólidos, especialmente sal, es alta.
Papel tornasol Es una cinta que nos utilizada para medir el pH.
Espátula
Es utilizada principalmente para tomar pequeñas cantidades de compuestos o sustancias sólidas, especialmente las granulares.
Agitador de vidrio Es utilizado para mezclar soluto y solvente.
Sosa Se utiliza para alcalinizar un fluido.
Fenolftaleína Nos permite observar la alcalinidad de un fluido.
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Procedimiento Experimental
Material A Material B
Al adicionarlo en agua sin sal o (agua dulce) este bajo directamente hasta el fondo del recipiente en el que se tenía el agua. Tras observarlo se determinó que este material se ocupaba para manejar la presión del pozo. Este material se llama Barita
Al agregar este material se observó que absorbía agua y se quedaba flotando, formando una esfera en la parte superior del agua. Al ver como se comportaba este material se determinó que era utilizado para los recortes de la litología que permitía que estos flotaran. Se le llamo Bentonita.
Se colocaron dos materiales en la mesa a
uno se le llamo material A y B, tenían una
consistencia de polvo de harina.
A estos materiales se les sometió al
contacto con agua para observar como
reaccionaban.
El Material B absorbía el agua y
formaba capsulas, tenía una sensación
viscosa y tardaba en quitarse de las
manos en comparación al material A
El material A de disolvía muy fácilmente al contacto con el agua,
era menos viscoso y tenía un sabor a harina. Se llenaron dos
botes de agua para agregarlos materiales y ver como
reaccionaban.
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• La pregunta fue: ¿Qué material debo agregar primero la Bentonita o la Barita?. Se realizó un
experimento agregándole Primero la Bentonita a la Barita y Agregándole Barita a la Bentonita.
Primero se agitaron ambos materiales con una espátula, a la
barita se le agrego Bentonita, no resulto lo que se esperaba ya
que se hizo demasiado pesada y no flotaba que es una función
importante entonces este experimento queda descartado ya
que no cumple nuestras metas sobre flotar.
Se agito el agua y se le
agrego bentonita, se seguía agitando muy
rápidamente y s ele fue agregando la misma
cantidad de Barita, está mezcla resulta
satisfactoria que no se asentó en el fondo del
recipiente, flotaban pequeñas moléculas de
bentonitas, tomo un color como café con leche,
era poco viscoso pero muy pegajoso.
Por lo tanto se tiene que agregar primero la Bentonita y Luego la barita para que cumpla la función deseada.
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Cómo funciona la Bentonita en Agua salada y Dulce.
Mientras se agitaban constantemente se les agrego abundante bentonita al Grupo B que era
el que estaba alcalinizado.
Grupo A Grupo B Alcalinizado
Agua Dulce Agua Salada Agua Dulce Agua Salada
Ph de 7 Color Rosa claro por suciedad.
Ph 7 Color Rosa claro por suciedad.
Ph 9 Color fiusha debido a la alcalinización
Ph 9 Color fiusha debido a la alcalinización
Se tomaron cuatro recipientes dos con agua dulce y dos
con agua salada. Se dividieron en pares los cuales deben
tener una recipiente de agua dulce y el otro de agua
salada, al primer grupo le llamaremos grupo A y al otro B.
El grupo B se le agrego solución de Sosa
para alcalinizarlo, se les midió el Ph a los
dos grupos, se les agregó fenolftaleína.
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Grupo B Alcalinizado
Agua Dulce Agua Salada
La bentonita en Agua dulce es más estable y tarda un poco más en asentarse.
La bentonita es menos estable en agua salada alcalinizada ya que se asentó bastantemente rápido es por eso que la bentonita tienen que ser previamente pre hidratada.
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Grupo A
Agua Dulce Agua Salada
La bentonita en Agua dulce es más estable y tarda un poco más en asentarse pero es más rápida que la que no se alcalinizo.
La bentonita es menos estable en agua salada ya que se asentó muy rápido es por eso que la bentonita se debería pre hidratar para poder hacerla mas estable.
Grupo B Alcalinización
Separaciones más
lentas un poco más estables.
Bentonita Pre hidratada
Es mucho más estable lo que hace
Su separación muy lenta.
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Bentonita Pre hidratada.
Se agregó abundante bentonita al agua dulce y se agito
constantemente hasta que desaparecieran los grumos,
una vez sin grumos se alcalinizo con sosa y se midió su
pH que dio de 9.
Una vez lista se agregó agua de mar
mientras se agitaba constantemente por
un largo tiempo. Una vez hecho esto se
observó que la bentonita pre hidratada
es más estable en agua salada y tarda en
asentarse.
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Discusión de Resultados
Esta práctica me pareció excelente ya que yo no sabía cómo era la elaboración
de lodos de perforación, lo que yo esperaba de esta práctica era el saber la
elaboración de estos fluidos y la diferencia que existe de unos a otros.
El único inconveniente que observe en esta práctica, fue el no dejar los lodos más
tiempo para observar que sucede, ya que en un pozo puede que tengamos
parada la operación por horas.
Bonilla Escobedo Brian Esteban.
Logre apreciar el comportamiento de la Bentonita y la Varita en un sistema de
agua salada y agua dulce, aprecie como la Bentonita se utiliza para suspender
recortes debido a la propiedad que tiene para suspenderse y la Barita debido a
que se precipita se ocupa para dar mayor densidad y presión a nuestro pozo ya
que está se precipita totalmente.
Broca Domínguez Diego Armando
Pude observar una de las cualidades que posee la Barita y la Bentonita en está practica
, la Bentonita se hincha debida a que esta absorbe agua y como su densidad es menor
que la del agua queda en suspensión, observe que pedazos pequeños de la bentonita
ya hidratados tardan en caer al fondo del recipiente, La varita es un material que da
mayor densidad y se precipita dando así el manejo de presiones, al unirlos pude observar
que la barita se debe pre hidratar para tener una mayor estabilidad en cuanto al agua
salada, y así flote con mayor efectividad los recortes.
García Ponce Sergio Saúl
En la práctica pude observar el comportamiento de dos materiales que son la
barita y la bentónica en un medio acuoso, la barita es un material que se precipita
por lo tanto nos brindara el manejo de presiones en nuestro pozo, esté material es
precipitado debido a la densidad que tiene ya que es mayor que la del agua.
La bentonita es una arcilla que tiende a hincharse al contacto con el agua debido
a que absorbe agua y ya que su densidad es menor queda en flotación, la
bentonita puede ser utilizada tanto en agua dulce como salada, para mayor
estabilidad en el agua salada se debe pre hidratar para que esta sea más estable
en el medio salado.
El conjunto de estos dos elementos es lo que se busca en un fluido uno son remover
y transportar los recortes que es lo que hará la bentonita al igual que suspenderlos,
la varita proporcionara la densidad suficiente, para manejar las presiones de
nuestro pozo, no permitirá que nuestro pozo llegue a derrumbarse
Huertero Moreno Melani Berenice
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La bentonita y la barita tiene diferentes maneras de comportarse; la Bentonita
tiende a hincharse debido a que está sufriendo un proceso de hidratación es
buena para controlar las formaciones de nuestro pozo una vez que se mezcla con
Barita.
La Barita tiene la función de manejar las presiones de nuestro pozo debido a que
esté material tiende a precipitarse.
Maya Uribe Juan José
Conclusión en equipo
Para finalizar podemos decir que tenemos una idea clara y concisa de bajo qué
situación emplearemos cada uno de los compuestos establecidos en sus usos,
procesos, manejos y características principales.
Durante la aplicación es importante reconocer la solubilidad de las sustancias,
manejando los compuestos en el laboratorio observamos los fenómenos ocurridos
con su respectiva agregación, como lo es la barita a la hora de manejar presiones
y la bentonita a la hora de la suspensión, ambos bajo influencia de agua de mar y
agua potable, en este caso, agua dulce. Ahora tenemos algunos conceptos de
las formas de medición en alcalinidad entre otros métodos establecidos en la
![1 g875 #$ 5 5 # (55 - Arzobispado de La Plata · 1 x 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 g875 #$ 5 5 # (55 / # (5 #--5 +dfld wx ox] fdplqduiq odv qdflrqhv \ orv sxheorv do ixojru](https://static.documentos.tech/doc/80x56/5bb6725109d3f2f7768bca49/1-g875-5-5-55-arzobispado-de-la-1-x-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.jpg)
