PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS FLUIDOS BASE AGUA

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA INNOVADORA AL SERVICIO

ANÁLISIS FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE AGUA

“DEDICADOS A EXCEDER LAS EXPECTATIVAS DE NUESTROS CLIENTES”

PROCEDIMIENTO ESTÁNDAR PARA PRUEBAS DE CAMPO DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN BASE AGUA.

1. ALCANCE.

El propósito de esta práctica es proporcionar procedimientos estándar para la prueba de fluidos de perforación base agua.

No es un manual detallado o procedimientos de control de lodos. Deberá recordarse que los antecedentes de agitación y la temperatura de la prueba tienen un efecto determinante en las propiedades del lodo.

En esta publicación “SI” se incluyen Unidades métricas equivalentes entre paréntesis, siguiendo las unidades acostumbradas en U. S.

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2. PESO DEL LODO (DENSIDAD).

2.1 DESCRIPCIÓN.

Este procedimiento de prueba es un método para determinar el peso (densidad) de un volumen dado de líquido. La densidad puede ser expresada como libras por galón (lb/gal), libras por pie cúbico (lb/pie3), gramos por centímetro cúbico (g/cm3) ó kilogramos por metro cúbico (Kg/m3).

2.1.1 Equipo.

A continuación se da la lista del equipo que se necesita:

a. Se puede utilizar cualquier instrumento que permita medir con exactitud de ± 0.1lb/gal (ó 0.5 lb/pie3, 0.01g/cm3, 10 Kg/m3). El instrumento generalmente utilizado para determinar el peso del lodo es la balanza de lodos (Figuras 1 y 2). La balanza de lodos está diseñada de tal forma que la copa de lodo, en un extremo del brazo es balanceada por un contrapeso fijado en el otro extremo y un peso montado deslizante libre para moverse a lo largo de una escala graduada. Un nivel de burbuja esta colocado en el brazo para permitir un balanceo preciso (cuando sea necesario se pueden utilizar acoplamientos para extender el rango de la balanza).

b. Termómetro: 32-220°F (0-105°C).

2.1.2 Procedimiento.

2.1.2.1 La base del instrumento debe asentarse sobre una superficie plana, nivelada y verificar su calibración mediante el uso de H2O, (ver punto 3.1.3.).

2.1.2.2 Medir la temperatura del lodo y registrarla en el formato de reporte de fluido de perforación.

2.1.2.3 Llenar la copa limpia y seca con el lodo a ser probado; colocar la tapa en la copa llena de lodo y girarla hasta que asiente firmemente. Asegurarse que algo de lodo se expulse a través del orificio de la tapa, para liberar aire o gas atrapado.

Nota: El lodo a ser probado deberá pasar previamente a través del tamiz del embudo Marsh.

2.1.2.4 Manteniendo la tapa firmemente sobre la copa del lodo (con el orificio de la tapa cubierto), lavar o enjuagar la parte externa de la copa, limpiar y secar.

2.1.2.5 Colocar el brazo en el soporte de la base y balancearlo con el peso montado deslizante a lo largo del brazo graduado. El equilibrio se alcanza cuando la burbuja está bajo la línea central.

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2.1.2.6 Leer el valor del peso del lodo (densidad) por el lado de la flecha del peso montado deslizante que da hacia la copa. Efectuar las correcciones apropiadas cuando se utiliza una extensión.

2.1.3 Calibración.

El instrumento debe ser calibrado frecuentemente con agua dulce, debe dar una lectura de 8.3 lb/gal ó 62.3 lb/pie3 (1000 Kg/m3) a 70°F (21°C). Si no da el valor, ajustar el tornillo de balance o la cantidad de balines contenidos en el agujero que se encuentra en el extremo del brazo graduado, según se requiera.

Figura 1. Balanza de lodos (escala vertical).

Figura 2. Balanza de lodos (escala horizontal).

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2.1.4 Cálculos.

2.1.4.1 Reportar la densidad del lodo con aproximación de 0.1 lb/gal ó 0.5 lb/pie3

(0.01 g/cm3, 10Kg/m3).

2.1.4.2 Para convertir la lectura a otras unidades usar las siguientes relaciones:

Gravedad específica = g/cm3 = = (1)

Kg/m3 = = (2)

Gradiente de lodo, (psi/pie) = , ó

(3)

Una lista de conversiones de densidad se presenta en la Tabla I.

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Tabla 1. Unidades de densidad.

Libras porGalón(lb/gal)

Libras porPie Cúbico

(lb/ft3)

Gramos porCentímetro Cúbico

(g/cm3)

Kilogramos porMetro Cúbico

(Kg/m3)6.5 48.6 0.78 7807.0 52.4 0.84 8407.5 56.1| 0.90 9008.0 59.8 0.96 9608.3 62.3 1.00 10008.5 63.6 1.02 10209.0 67.3 1.08 10809.5 71.1 1.14 114010.0 74.8 1.20 120010.5 78.5 1.26 126011.0 82.3 1.32 132011.5 86.0 1.38 138012.0 89.8 1.44 144012.5 93.5 1.50 150013.0 97.2 1.56 156013.5 101.0 1.62 162014.0 104.7 1.68 168014.5 108.5 1.74 174015.0 112.2 1.80 180015.5 115.9 1.86 186016.0 119.7 1.92 192016.5 123.4 1.98 198017.0 127.2 2.04 204017.5 130.9 2.10 210018.0 134.6 2.16 216018.5 138.4 2.22 222019.0 142.1 2.28 228019.5 145.9 2.34 234020.0 149.6 2.40 240020.5 153.3 2.46 246021.0 157.1 2.52 252021.5 160.8 2.58 258022.0 164.6 2.64 264022.5 168.3 2.70 270023.0 172.1 2.76 276023.5 175.8 2.82 282024.0 179.5 2.88 2880

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3. VISCOSIDAD Y FUERZA DE GEL.

3.1DESCRIPCIÓN.

Los siguientes instrumentos son los que se utilizan para medir la viscosidad y/o fuerza de gel de los fluidos de perforación:

a. Embudo Marsh.- Es un dispositivo sencillo para determinar la viscosidad en forma rutinaria.

b. Viscosímetro de indicación directa. - Es un dispositivo mecánico para medir la viscosidad a varias velocidades de corte.

La viscosidad y la fuerza de gel son mediciones que se relacionan con las propiedades de flujo de los lodos. La reología estudia la deformación y flujo de la materia.

3.2 EMBUDO MARSH.

3.2.1 Equipo.

Figura 5 – Embudo Marsh, jarras de plástico y acero inoxidable.

A continuación se da una lista del equipo necesario.

a. Embudo Marsh: Un embudo Marsh (ver figura 5) se calibra haciendo fluir un cuarto de galón (946 cm3) de agua dulce a una temperatura de 70 ± 5°F (21 ± 3 °C) en un tiempo de 26 ± 0.5 segundos. Como recipiente receptor se utiliza una jarra graduada. Las especificaciones del embudo Marsh son las siguientes:

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1. Cono del embudo

Longitud……………………………………12.0 pulg (305 mm)Diámetro …………………………………..6.0 pulg (152 mm)Capacidad del fondo a la malla………………….…1500 cm3

2. Orificio

Longitud…………………………… .............2.0 pulg(50.8 mm) Diámetro interior ...………….……………...3/16 pulg (4.7 mm)

3. Tamiz………………………………………………………..Malla 12

Tiene aberturas de 1/16 pulg (1.6 mm) y esta fijada a un nivel de ¾ de pulg (19 mm) abajo de la parte superior del embudo.

b. Jarra graduada: 1/4 de galón (946 cm3).

c. Cronómetro.

d. Termómetro: 32 -220 ± 2°F (0 -105 ± 1°C).


3.2.2.1 Cubrir el orificio del embudo con un dedo y verter el fluido de perforación recientemente muestreado, a través del tamiz al embudo limpio en posición vertical. Llenar hasta que el fluido alcance la parte inferior de la malla.

Nota: Para el caso de un lodo estático debe agitarse previamente en caso de no estar circulando.

3.2.2.2 Quitar el dedo del orificio y accionar el cronometro. Medir el tiempo que tarda el lodo en llenar la marca de un cuarto de galón (946 cm3) de la jarra.

3.2.2.3 Medir la temperatura del fluido en grados centígrados (°F), (°C).

3.2.2.4

3.2.2.5 Reportar el tiempo en segundos como viscosidad de Embudo Marsh.

Reportar la temperatura del fluido en (°F) o (°C).

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3.3 VISCOSÍMETRO DE INDICACIÓN DIRECTA.

3.3.1 Equipo.

Figura 6. Viscosímetro manual.

A continuación se da una lista del equipo necesario:

a. Los viscosímetros de indicación directa son instrumentos del tipo rotacional, operados por un motor eléctrico o manualmente. El fluido de perforación está contenido en un espacio anular entre dos cilindros concéntricos. El cilindro externo o manga del rotor es accionado a una velocidad rotacional constante (rpm). La rotación del cilindro externo en el fluido produce un esfuerzo de torsión sobre el cilindro interno o plomada (bob). Un resorte de torsión impide el movimiento del cilindro interno, y un disco graduado (dial) unido al cilindro interno indica el desplazamiento del cilindro interno. Las constantes del instrumento se han ajustado para que la viscosidad plástica y el punto de cedencia se obtengan utilizando lecturas de las velocidades de la manga del rotor de 300 y 600 rpm.

Especificaciones para el viscosímetro de indicación directa.

1. Manga del rotor.Diámetro interior………………………… 1.450 pulg (36.83 mm)Longitud total……………………………..3.425 pulg (87.00 mm)Línea grabada ………………………… ….2.30 pulg (58.40 mm)

Dos líneas de agujeros, de 1/8 de pulgada (3.18 mm) y espaciados 120o (2.09 rad), están alrededor de la camisa rotatoria, apenas por debajo de la línea marcada.

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2. Cilindro interior.

Diámetro……………………………………..1.358 pulg (43.49 mm).Longitud del cilindro………………………...1.496 pulg (38.00 mm).

El cilindro interior es cerrado con una base plana y una tapa cónica.

3. Constante de torsión del resorte.386 dinas-cm/grados de deflexión.Velocidades del rotor.Alta velocidad………………………………………..600 rpmBaja velocidad……………………………………….300 rpm

Figura 7. Viscosímetro de indicación directa típico.

Los siguientes son tipos de viscosímetros usados para evaluar fluidos de perforación:

1. El instrumento manual (figura 6), tiene velocidades de 300 rpm y 600 rpm. Una perilla en la maza de la palanca de cambio de velocidades, es utilizada para determinar la fuerza de gel.

2. El instrumento accionado con motor de 12 volts también tiene velocidades de 300 y 600 rpm. Un interruptor relevador de disparo, permite altas velocidades de corte antes de la medición, y una rueda manual estriada es usada para determinar la fuerza de gel.

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3. El instrumento de 115 volts (figura 7), es accionado por un motor sincrónico de dos velocidades para obtener velocidades de 3, 6, 100, 200, 300 y 600 rpm. La velocidad de 3 rpm es usada para determinar la fuerza de gel. Este viscosímetro es el más usado.

4. El instrumento de velocidad variable de 115 a 240 volts, es accionado por un motor para obtener todas las velocidades entre 1 y 625 rpm. La velocidad de 3 rpm es usada para determinar la fuerza de gel.

b. Jarra graduada: 1/4 de galón.

c. Cronómetro.

d. Termómetro: 32 - 220 ± 2°F (0 - 105 ± 1°C).


PRECAUCIÓN: La temperatura máxima de operación es de 200°F (93 °C). Si un fluido se evaluara a mayor temperatura de 200° F (93°C), debe usarse un cilindro interior de metal sólido o uno hueco con el interior completamente seco. El líquido atrapado dentro de un cilindro interior hueco puede vaporizarse cuando se sumerge en fluidos a alta temperatura y causar que explote.

3.3.2.1 Colocar una muestra del fluido de perforación en una copa de viscosímetro termostáticamente controlada. Dejar suficiente volumen vacío en la copa para permitir el desplazamiento ocasionado por el cilindro interior y la manga del viscosímetro. El cilindro interior y la manga desplazarán aproximadamente 100 cm3 de fluido de perforación. Sumergir la manga del motor exactamente hasta la línea grabada. Las mediciones en el campo deben ser efectuadas inmediatamente después del muestreo. La prueba debe ser realizada a 120 ± 2 °F (50 ± 1 °C). Debe anotarse el punto de muestreo en el formato de reporte.

3.3.2.2 Calentar o enfriar la muestra a la temperatura seleccionada. El corte intermitente o constante a la velocidad de 600 rpm, se deberá usar para agitar la muestra mientras se calienta o enfría para obtener una temperatura de muestra uniforme. Después de que la copa ha alcanzado la temperatura seleccionada, sumergir el termómetro en el interior de la muestra y continuar agitando hasta que la muestra alcance la temperatura seleccionada. Anotar la temperatura de prueba de la muestra.

3.3.2.3 Con la manga del rotor girando a 600 rpm, esperar a que la lectura del disco alcance un valor fijo (el tiempo requerido depende de las características del lodo). Anotar la lectura obtenida a 600 rpm.

3.3.2.4 Cambiar la velocidad a 300 rpm y esperar a que la lectura del disco alcance un valor fijo. Anotar la lectura del disco obtenida a 300 rpm.

3.3.2.5 Agitar la muestra del fluido de perforación durante 10 seg. a alta velocidad.

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3.3.2.6 Permitir que el lodo permanezca en reposo durante 10 seg. Gire de manera lenta y uniforme la perilla en la dirección apropiada para obtener una lectura positiva del disco. La lectura máxima leída es la fuerza de gel inicial. Para los instrumentos que tengan la velocidad de 3 rpm la lectura máxima leída después de girar a 3 rpm, es el valor de la fuerza de gel inicial (gel a 10 seg.) en lb/100 pie2 (Pa).

3.3.2.7 Restablecer la alta velocidad en el lodo por 10 segundos y enseguida dejar reposarlo durante 10 minutos. Repetir las medidas como en 4.3.2.6 y reportar la lectura máxima leída como gel a 10 minutos en lb/100 pie2 (Pa).

3.3.3 Cálculos.

Viscosidad plástica, cP = [Lectura a 600 rpm]-[Lectura a 300 rpm] (7)Punto de cedencia, lb/100 pie2 = [Lectura a 300 rpm]-[Viscosidad plástica] (8)Viscosidad aparente, cp = (Lectura a 600 rpm)/ 2 (9)

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4. FILTRACIÓN.

4.1 DESCRIPCIÓN.

La medición del comportamiento de la filtración y las características del enjarre de un lodo, son fundamentales para el control y el tratamiento de los fluidos de perforación, también lo son las características del filtrado, tales como el contenido de aceite-agua o emulsión.

Estas características son afectadas por los tipos y cantidades de sólidos en el fluido y sus interacciones físicas y químicas, las cuales también se ven afectadas por la temperatura y presión. Por lo tanto las pruebas se elaborarán de dos formas una de baja presión/baja temperatura y otra de alta presión/alta temperatura, las cuales requieren de diferentes equipos y técnicas.

4.2 PRUEBA A BAJA PRESIÓN Y BAJA TEMPERATURA.

4.2.1 Equipo.

Figura 8. Filtros prensa.

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A. Una prensa de filtrado consiste generalmente de una celda cilíndrica para el lodo la cual tiene un diámetro de 3 pulg. (76.2 mm) y una altura no más de 2.5 pulg. (64.0mm). Esta cámara esta elaborada de materiales resistentes a soluciones altamente alcalinas. El arreglo es tal que también se puede colocar una hoja de papel filtro de 9 cm en el fondo del compartimiento justo sobre un soporte adecuado. El área de filtración es de 7.1 pulg.2 0.1 (4580 mm2 60). Debajo del soporte esta un tubo para drenar descargando el liquido filtrado sobre un cilindro graduado (probeta). El sellado se logra con las juntas y el ensamblado completo del soporte por un lugar.

La presión puede ser aplicada con cualquier medio fluido no peligroso ya sea gas o líquido. Las prensas están equipadas con reguladores de presión y se pueden obtener con los cilindros portátiles presurizados, con los pequeños cartuchos presurizados o con los medios para utilizar la presión hidrostática.

Para obtener resultados correlativos, se coloca un papel filtro de 90 mm, ya sea Wathmann No. 50., S&S No. 576, ó puede ser usado un equivalente a estos.

Nota: La mini prensa ó el área media de la prensa no esta directamente correlacionada con los resultados obtenidos cuando se usa una prensa del tamaño estándar.

B. Tiempo: intervalos de 30 minutos.

C. Cilindro graduado (probeta) de 10 cm3 o 25 cm3.

4.2.2 Procedimiento - baja presión / baja temperatura.

A. Debe de estar seguro de cada parte de la celda, particularmente de la malla, la cual debe de estar limpia y seca; y las juntas no deben de estar deformadas o gastadas. Verter la muestra de lodo dentro de la celda a menos de ½ pulg. (13 mm) de la tapa (para reducir al mínimo la contaminación del filtrado con CO2) y completar el ensamblado con el papel filtro en su lugar.

B. Colocar el cilindro graduado bajo el tubo de drenar para recibir el filtrado. Cerrar la válvula de descarga y ajustar el regulador para aplicar una presión de 100 psi 5 (690 kPa 35) en 30 segundos o menos. El período de la prueba comienza en el instante en que se aplica la presión.

C. Al cabo de 30 minutos medir el volumen del filtrado. Cerrar el flujo en el regulador de la presión y abrir la válvula de descarga cuidadosamente, el intervalo de tiempo no es otro que de 30 minutos, el cual va en el reporte.

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D. Reportar el volumen del filtrado en centímetros cúbicos (a 0.1 cm3) como filtrado API y la temperatura inicial del lodo en °F (°C). Guardar el filtrado para realizar pruebas químicas posteriormente.

E. Quitar la celda del armazón asegurándose primero de que se halla liberado toda la presión. Usar la más extrema precaución para liberar el papel filtro con un mínimo de alteración del enjarre, desarmar la celda y desechar el lodo. Lavar el enjarre sobre el papel con una corriente ligera de agua.

F. Medir y reportar el espesor del enjarre el cual debe de estar cercano a 1/32 de pulg. (0.8 mm).

Nota: Es practica común en el campo reportar el espesor del enjarre en mm.

G. Aunque las descripciones del enjarre son subjetivas, tales notaciones como duro, suave, resistente, elástica, firme, etc., puede dar una información importante sobre la calidad del enjarre.

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5. CONTENIDO DE ACEITE, AGUA Y SÓLIDOS.

5.1 DESCRIPCIÓN.

El instrumento llamado retorta proporciona los medios para separar y medir los volúmenes de agua, aceite y sólidos contenidos en una muestra de lodo base agua. En la retorta sabemos el volumen de una muestra de lodo debido a que ésta es calentada para vaporizar los componentes líquidos los cuales son condensados y recolectados en un receptor graduado. Los volúmenes de líquido son determinados directamente por la lectura de las fases de aceite y agua en el recibidor. El volumen total de sólidos (suspendidos y disueltos) es obtenido por la diferencia (volumen total de la muestra – volumen de liquido). Los cálculos son necesarios para determinar el volumen de sólidos suspendidos puesto que cualquier sólido disuelto estará retenido en la retorta. Los volúmenes relativos de baja gravedad de los sólidos y sus materiales densificantes pueden ser calculados. Tener conocimiento de la concentración y composición de los sólidos es considerado básico para el control de la viscosidad y filtración de los lodos base agua.

5.2 EQUIPO.

Los siguientes equipos son usados para separar y medir los volúmenes de agua, aceite y sólidos.

Figura 9. Retorta para determinar sólidos, aceites y agua.

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A. Instrumento retorta (Figura 9).

Los hay en dos tamaños (10 cm3 y 20 cm3) comúnmente disponibles. Las especificaciones de estas retortas son las siguientes:

1. - Taza de muestra:

Concepto Medida de la copa

Volumen total 10 cm3 20 cm3

Precisión 0.05 cm3 0.10 cm3

Condensador de líquidos. Capaz para enfriar los vapores de aceite y agua por debajo de su temperatura de vaporización antes de salir del condensador.

Elemento de calentamiento: Con potencia suficiente para elevar la temperatura arriba del punto de vaporización de los componentes líquidos en un tiempo de 15 minutos sin causar sobre ebullición de los sólidos.

Control de temperatura (opcional): Un controlador de temperatura es deseable. Deberá ser capaz de regular la temperatura a 930°F 70°F (500 20°C).

B. Colector del liquido:

1. Cilindro graduado o tubo.

2. Material: transparente e inerte al aceite, agua, salmueras y temperaturas arriba de 90°F (32°C).

3. Especificaciones de graduación:

Tamaño de graduación Precisión 10 cm3 20 cm3

Precisión 0.10 cm3 20 cm3

Graduación 0.10 cm3 0.20 cm3

Método de Calibración TC (para contener en 20°C)

Escala de lectura cm3 y/o porciento de volumen

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C. Lana de acero fina (por ejemplo, # 000).D. Grasa de silicón para altas temperaturas (utilizada para sellar la rosca y

lubricarla).E. Limpiador de tubería.F. Cuchillo o espátula con forma de cuchilla que entre en las dimensiones

interiores de la copa de muestra de la retorta.G. Agente antiespumante.

5.3 PROCEDIMIENTO

Nota: El procedimiento variará levemente dependiendo el tipo de retorta usada. Ver las instrucciones del fabricante para completar el procedimiento.

A.Asegurar de que la copa de la retorta para la muestra, el tubo del condensador y el recibidor del líquido estén limpios, secos y fríos a su uso previo.

1.- El interior de la copa para la muestra y la tapa deben de estar perfectamente limpios, y deben ser pulidos ligera y periódicamente con fibra de acero.

2.- Además el tubo del condensador debe de ser limpiado antes de cada prueba usando un limpia tubos, ya que el material incrustado en el condensador disminuye su eficiencia y causa lecturas erróneas de la fase líquida de la prueba.

B.Tomar una muestra del lodo base agua y dejarla enfriar aproximadamente a 80 °F (26 °C). Pasar la muestra a través de la malla 20 del embudo de Marsh para eliminar material de pérdida de circulación, recortes grandes o partículas.

C.Si la muestra de lodo contiene gas o aire agregar de dos a tres gotas de antiespumante para 300 cm3 de lodo y agitar lentamente de 2 a 3 minutos para deshacerse de los gases.

D.Lubricar las cuerdas de la copa de la muestra y el tubo del condensador con una cantidad ligera de grasa de silicón. Esto previene que se pierda vapor a través de las roscas, facilita el desensamble del equipo y limpieza al final de la prueba.

E. Empacar ligeramente un anillo de fibra de acero en la parte superior interna de la cámara. Usar solamente la cantidad suficiente de esta para evitar que los sólidos pasen al colector de líquidos (esto es determinado por la experiencia).

F. Llenar la copa de la retorta con la muestra de lodo libre de gas.

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G. Colocar con cuidado la tapa sobre la copa y dejar que el exceso de muestra salga por el agujero de la tapa, para asegurar el volumen correcto de muestra.

H. Con la tapa mantenida firmemente en su lugar, limpie el exceso del lodo. Asegurarse de que la cuerda de la tapa este todavía cubierta con la grasa de silicón y que el agujero de la tapa no este tapado.

I. Enroscar la copa en la cámara de la retorta con su condensador.

J. Colocar el recibidor del líquido limpio y seco debajo del tubo de descarga del condensador.

K. Calentar la retorta y observar la caída del líquido por el tubo del condensador. Continuar calentando durante 10 minutos más a partir del tiempo en que no se obtenga más condensado líquido.

L. Remover el receptor del líquido de la retorta. Verificar si hay sólidos en el líquido recuperado. Si es así el lodo entero ha hervido sobrepasando el excedente de la copa y la prueba deberá repetirse.

M. Leer el volumen de agua y aceite de líquido recibido después de que se enfrío a temperatura ambiente. Registrar los volúmenes (o porciento de volumen) de agua y aceite colectado.

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5.4 CÁLCULOS.Los siguientes cálculos pueden ser empleados:

A. Usando la medida de volúmenes de aceite, agua y el volumen total de la muestra de lodo (10 cm3 o 20 cm3), se calcula el volumen porciento de agua, aceite y sólidos totales en el lodo de la siguiente forma:

Volumen porciento de Agua (Vw):

Vw = 100 (volumen de agua en cm 3 ) Volumen total de la muestra en cm3

Volumen porciento de aceite (Vo):

Vo = 100 (volumen de aceite en cm3) Volumen total de la muestra en cm3

Volumen porciento de sólidos (Vs):

Vs = 100 – (Vw + Vo)

Nota: El volumen porciento de los sólidos sobre la retorta es solamente la diferencia entre agua más aceite, y el volumen total de la muestra (10 o 20 cm3). Esta diferencia es para ambos, sólidos suspendidos (materiales densificantes y baja gravedad) y materiales disueltos (por ejemplo sal). Este volumen porciento de sólidos en la retorta son los sólidos suspendidos solamente si el lodo no esta tratado y esta fresco.

B. Estos cálculos adicionales son requeridos para encontrar el volumen porciento de los sólidos suspendidos y relacionarlos con los volúmenes relativos de sólidos de baja densidad y material densificante. Así estos cálculos nos permiten conocer el peso preciso del lodo y la concentración de cloruros.

Vss = Vs - Vw x Cs

1, 680,000 - 1.21 Cs

Donde:

Vss = Volumen porciento de sólidos suspendidos.Cs = Concentración de cloruros, miligramos por litro.

El volumen porciento de los sólidos de baja gravedad es calculado de la siguiente forma:

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Vlg =

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Donde:

Vlg = Volumen porciento de sólidos de baja gravedad.

Wm = Peso del lodo, libras por galón.f = Densidad del filtrado, gramos por metro3.

Nota: (f = 1+0.00000109 Cs) esta basado sobre cloruro de sodio.

b = Densidad del material densificante, gramos por cm3.lg = Densidad de los sólidos de baja gravedad (usar 2.6 sino se conoce).0 = Densidad del aceite, gramos por cm3 (usar 0.84 sino se conoce).

El volumen porciento de sólidos de baja gravedad (Vb) es calculado de la siguiente forma:

Vb = Vss - Vlg

La concentración de sólidos de baja gravedad, material densificante y sólidos suspendidos pueden ser calculados de la siguiente manera:

Clg = 3.49 (lg) (Vlg)Cb = 3.49 (b) (Vb)Css = Clg + Cb

Donde:Clg = Concentración de sólidos de baja gravedad, libras / barril.Cb = Concentración de material densificante, libras / barril.Css = Concentración de sólidos suspendidos, libras / barril.

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6. % ARENA.

6.1 DESCRIPCIÓN.

La arena contenida en el lodo es el volumen porciento de partículas de más de 74 micrones es medido por un sistema de tubo colador.

6.2 EQUIPO.

Figura 10. Contenido de arena.

Use el siguiente equipo para medir el contenido de arena en el lodo:

A. Malla 200, 2.5 pulg. (63.5 mm) de diámetro.

B. Embudo para colocar la malla.

C. Un tubo medidor de cristal para ver el volumen de lodo que se agregará. El tubo esta graduado de 0 a 20 porciento para leer el porcentaje de arena directamente.

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6.3 PROCEDIMIENTO.

Seguir el siguiente procedimiento para medir el contenido de arena en lodo:

A. Agregar lodo al tubo de vidrio hasta la marca indicada para el lodo, adicionar agua hasta su correspondiente marca. Tapar la boca del tubo y agitar vigorosamente.

B. Verter la mezcla dentro de la malla limpia y mojada. Desechar el líquido que pasa por la malla. Adicionar más agua al tubo y agitar, vuelva a verter la mezcla a la malla y así sucesivamente hasta que el tubo este limpio. Lavar la arena conservada en la malla para liberarla de cualquier resto de lodo.

C. Colocar el embudo sobre la parte superior de la malla, lentamente invertir e insertar la punta del embudo en la boca del tubo de vidrio. Arrastrar la arena dentro del tubo por medio de un chorro pequeño de agua a través de la malla. Permitir que la arena se asiente. Lea el porciento en volumen de arena en la graduación del tubo.

D. Reportar el contenido de arena del lodo en volumen porciento. Reportar el origen de la muestra, es decir, si viene de la temblorina, de la presa de succión y así sucesivamente. Los sólidos grandes diferentes a la arena quedaran retenidos en la malla (por ejemplo, el material de la última circulación), y la presencia de estos sólidos debe de ser examinada.

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7. CAPACIDAD AZUL DE METILENO (CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO).

7.1 DESCRIPCIÓN.

La capacidad de azul de metileno en un fluido de perforación es un indicador de la cantidad de arcillas reactivas (bentonita y/o sólidos de perforación) presentes según la determinación de la prueba azul de metileno (MBT). La capacidad de azul de metileno proporciona una estimación de la capacidad total del intercambio cationico (CIC) de los sólidos del fluido de perforación. La capacidad de azul de metileno y la capacidad de intercambio cationico, no es necesariamente equivalente, normalmente primero viene una cosa antes que la actual capacidad de intercambio cationico.

La solución de azul de metileno es adicionada a la muestra de fluido de perforación (la cual fue tratada con peróxido de hidrogeno y acidificada) la saturación es observada por la formación de un tinte “halo” alrededor de una gota de sólido suspendido puesto sobre el papel filtro. Las variaciones del procedimiento usado sobre el fluido de perforación pueden ejecutarse sobre el sólido de perforación y la bentonita comercial para permitir una estimación de la cantidad de cada tipo de sólido presente en el fluido.

Los fluidos de perforación frecuentemente contienen sustancias adicionadas con las arcillas reactivas los cuales fijan el azul de metileno por absorción. El tratamiento previo con peróxido de hidrogeno pretende remover los efectos de los materiales orgánicos tales como lignosulfonatos, lignitos, polímeros celulósicos, poliacrílicos y similares.

7.2 EQUIPO.

El siguiente equipo es necesario para llevar a cabo la prueba de azul de metileno:

Figura 11. Kit de azul de metileno.

A. Solución de azul de metileno: 3.20 gramos de azul de metileno grado reactivo C16H18N3SCl) / L (1 cm3 = 0.01 mili equivalente)(CAS # 61-73-4).

B. Peróxido de hidrógeno: solución al 3 %.

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C. Ácido sulfúrico diluido: Aproximadamente 5 N.

D. Jeringa graduada: 2.5 cm3 ó 3 cm3.

E. Matraz Erlenmeyer: 250 cm3.

F. Bureta graduada: 10 cm3, micro pipeta: 0.5 cm3 ó pipeta graduada: 1cm3.

G. Cilindro graduado: 50 cm3.

H. Varilla de agitación.

I. Parrilla de calentamiento con agitación magnética.

J. Papel filtro Whatman # 1, o equivalente.

K. Agua destilada.

7.3 PROCEDIMIENTO.

El siguiente procedimiento se realiza para determinar el contenido de MBT:

A. Adicionar 2 cm3 de fluido de perforación (ó un volumen conveniente de fluido de perforación requerido para 2 cm3 – 10cm3 de la solución de azul de metileno) a 10 cm3 de agua en el matraz Erlenmeyer. Para asegurarse de que se esta agregando exactamente los 2 cm3 use el siguiente procedimiento:

1. La jeringa debe de tener una capacidad de más de 2 cm3

generalmente 2.5 cm3 o 3 cm3. Usando una jeringa más grande no es necesario remover el aire atrapado en ella.

2. El aire o gas contenido en el fluido de perforación debe ser removido. Agitar el fluido de perforación para romper el gel y rápidamente aspire con la jeringa el fluido. Entonces, lentamente descargar la jeringa dentro del fluido de perforación, manteniendo la extremidad sumergida.

3. Nuevamente aspirar el fluido de perforación dentro de la jeringa hasta el final donde llega el émbolo; última graduación de la jeringa.

Liberar 2 cm3 del fluido de perforación empujando el émbolo hasta que el extremo de éste sea exactamente 2 cm3 de la graduación de la jeringa.

B. Adicionar 15 cm3 de peróxido de hidrógeno al 3% y 0.5 cm3 de ácido sulfúrico. Calentar suavemente por 10 minutos, pero no permitir que se caliente hasta secarse. Diluya aproximadamente con 50 cm3 de agua.

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C. Adicionar la solución de azul de metileno con incrementos de 0.5 cm3. Si se conoce la cantidad aproximada de solución de azul de metileno necesaria para alcanzar el punto final, puede utilizarse cantidades mayores (1-2 cm3) al inicio de la titulación. Después de cada adición del azul de metileno agitar el contenido del matraz durante 30 segundos aproximadamente mientras los sólidos permanecen suspendidos, tomar una gota del líquido con una varilla de agitación y colóquela sobre el papel filtro. El punto final de la titulación será cuando aparezca un anillo azul o turquesa alrededor de los sólidos teñidos como se muestra en la figura.

D. Cuando se detecte la mancha de color azul dispersa, agitar la solución durante dos minutos y agregar otra gota sobre el papel filtro. Si el anillo de color azul permanece, el punto final de la titulación se ha alcanzado. Si el anillo de color azul no permanece continúe como antes hasta que después de 2 minutos de haber tomado una gota permanezca el color azul.

7.4 CÁLCULOS.

Reportar la capacidad de azul de metileno (MBT) del fluido, calculándolo lo siguiente:

Alternativamente, la capacidad de azul de metileno se puede reportar como libras por barril de bentonita equivalente (basado sobre la bentonita con una capacidad de intercambio cationico de 70 meq/100 gramos) calculado como sigue:

Nota: Las libras por barril de bentonita equivalente (dos últimas ecuaciones) no son igual a la bentonita comercial en el fluido de perforación. Las arcillas reactivas en los sólidos de perforación contribuyen a esta cantidad tan bien como la bentonita comercial

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8. pH.

8.1 DESCRIPCIÓN.

Las mediciones del campo del pH del fluido de perforación (ó filtrado) y ajustes en el pH es fundamental para el control de los fluidos de perforación. La interacción con arcilla, la solubilidad de varios componentes y sus contaminantes, y la efectividad de aditivos son todos dependientes del pH, como lo es el control de los procesos de corrosión por ácido y de sulfuros.

El término pH denota el logaritmo negativo del ion de hidrógeno, H+, actividad de soluciones acuosas (la actividad y concentración son iguales solo en soluciones diluidas).

pH = -log [ H+ ]

Para el agua pura a 75°F (24°C), la actividad del ion hidrogeno [ H+ ] es 10-7 moles/litro y pH = 7. Este sistema es término neutro porque la actividad del ion hidroxilo, es también 10-7 moles/litro. En sistemas acuosos a 24°C el producto ion, [H+] * [OH-], es 10 –14 (una constante). Consecuentemente, un incremento en H+ denota una reducción similar en [OH-]. Un cambio en el pH de una unidad indica diez veces el cambio en ambas [H+] y [OH-]. Las soluciones con pH menor que 7 son llamados ácidos y aquellos con pH mayor que 7 son llamados básicos ó alcalinos.

El método recomendado para la medición del pH de los fluidos de perforación es por medio de un medidor de pH con electrodo de vidrio. Este método es preciso y da valores confiables del pH, esta libre de interferencias si se utiliza un sistema de electrodo de alta calidad con un instrumento de diseño apropiado. Instrumentos de pH resistentes que automáticamente compensan la pendiente por temperatura, están disponibles y son preferidos sobre los instrumentos ajustados manualmente.

Nota: El papel indicador de pH y tiras son utilizados en el campo para mediciones de pH, pero no son los métodos recomendados. Estos métodos son confiables solo en lodos base agua muy simples. Los sólidos del lodo, sales disueltas, productos químicos y líquidos de color oscuro causan serios errores en los valores de pH obtenidos. La capacidad de lectura es normalmente alrededor de 0.5 unidades de pH.

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8.2 EQUIPO.

Figura 12. Medidor de pH.

Equipo necesario:

A. Medidor de pH: Potenciómetro (fig. 12) con intervalos en milivolts calibrado para indicar unidades de pH, para mediciones de potencial entre un electrodo con membrana de vidrio y un electrodo de referencia estándar. El instrumento debe ser de preferencia resistente al agua, a golpes, a la corrosión, y portátil.

Las especificaciones son las siguientes:

1. El intervalo de pH de 0 a 14.

2. Tipo electrónico: estado sólido de preferencia.

3. Fuente de poder: baterías (de preferencia).

4. Intervalo de temperatura de operación: 32°F-150°F (0°C-66°C).

5. Lectura de salida: digital (de preferencia).

6. Resolución: 0.1 unidades de pH.

7. Precisión: 0.1 unidades de pH.

8. Repetibilidad: 0.1 unidades de pH.

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9. Ajustes:

a) Sistema de electrodos con compensación de temperaturas.b) Sistema de pendiente de electrodo (de preferencia).c) Ajuste de calibración de lectura (de preferencia un instrumento con

compensación de temperatura interna).

B. Sistema de electrodos. Una combinación de sistema de un electrodo de vidrio para detectar iones H+ y un solo electrodo de referencia voltaje-estándar, construido como un electrodo. El cuerpo de este sensor deberá ser construido de material durable. Un sensor de fondo plano se prefiere para una mejor protección y fácil limpieza del electrodo. Se recomienda una conexión al medidor a prueba de agua. Las especificaciones son las siguientes:

1. Intervalo de respuesta para el electrodo de vidrio: de 0 a 14 unidades de pH.

2. Electrodos: un electrodo de vidrio y uno de plata/cloruro de plata en combinación, teniendo una unión de cerámica o una unión plástica simple o doble.

Nota: Use un electrodo de doble junta para mediciones de líquidos que contenga iones sulfuro o bromuro para evitar daños al sistema de electrodos de referencia.

3. Electrolito en electrodo de referencia: KCl gel. 4. Composición de vidrio apropiada para error de ión bajo-sodio.

5. Error de ión sodio a pH = 13 ó a 0.1 mol de ión Na+, un error menor de 0.1 unidades pH.

C. Soluciones buffer: Tres soluciones para calibrar y establecer la pendiente del medidor de pH antes de la medición de la muestra.

1. El pH = 4; ftalato hidrogenado de potasio a 0.05 molar de agua. da 4.01 pH a 75 F (24°C).

2. El pH = 7.0: fosfato dihidrogenado de potasio a 0.02066 molar y fosfato de hidrogeno disódico a 0.02934 molar en agua da 7 pH a 75 ° F (24 °C).

3. El pH = 10.0: carbonato de sodio a 0.025 molar y bicarbonato de sodio a 0.025 molar en agua da pH 10.01 a 75 oF (24 0C).

D. Agua destilada o desionizada en bote de spray ó pizeta.

E. Papel suave para secar los electrodos.

F. Termómetro de vidrio de 32 a 220°F (de 0 a 150°C).

G. Accesorios de equipo:

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1. Brocha de cerdas suaves para limpiar el electrodo.

2. Detergente líquido suave: Ivory o equivalente.

3. Frasco para almacenar los electrodos y para mantenerlos húmedos.

4. Hidróxido de sodio al 0.1 M aprox. Para reacondicionar el electrodo.

5. Ácido clorhídrico al 0.1 M aprox. Para reacondicionar el electrodo.

6. Bifluoruro de amonio, solución al 10 % aprox. Para reacondicionar el electrodo.

Precaución: este es un ácido fuerte y tóxico.

7. Ácido fluorhídrico: ACS grado reactivo

Precaución: este es un ácido fuerte.

9.3 PROCEDIMIENTO DE MEDICION DE pH.

Proceder como sigue para medir el pH:

Obtener una muestra del fluido que se va a probar. Permitir alcanzar la temperatura de 75 °F 5°F (24°C 3°C).

Permitir que la solución buffer también alcance la misma temperatura que el fluido ser analizado.

Nota: Para una medición precisa de pH del fluido de prueba, la solución buffer y el electrodo de referencia deben de estar a la temperatura de la muestra. El pH de la solución buffer indicado en la etiqueta del recipiente es el pH correcto solamente a 75°F (24°C). Si se intenta calibrar a otra temperatura, debe de usarse el buffer con el pH a esa temperatura. Las tablas de valores de pH a varias temperaturas son obtenidas de los proveedores y deben de ser usadas en el procedimiento de calibración.

Limpiar los electrodos lavándolos con agua destilada y secarlos con papel secante.

Introducir el o los electrodos a la solución con pH de 7.0.

Encender el medidor, esperar 60 segundos a que la temperatura se estabilice (ver párrafo 9.4 si la lectura del medidor no es estable).

Medir la temperatura de la solución buffer con pH de7.0.

Fijar esta temperatura en la perilla de temperatura.

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Fijar la lectura del medidor a un valor de 7.0 usando la perilla de calibración.

Lavar el o los electrodos con agua destilada y seque con papel secante.

Repetir las operaciones de los párrafos 9.3 F al I, usando ya sea soluciones buffer de pH 4 ó 10. Usar pH de 4 si la muestra es ácida o de 10, si es alcalina. Fijar el medidor al número 4 o 10 respectivamente usando la perilla de ajuste “slope”. (Si no existe perilla slope, use la perilla de temperatura para fijar el medidor en 4 ó 10).

Verificar el medidor con solución buffer de pH de 7 otra vez, si ha cambiado, reajustar a 7 con la perilla de calibración; repetir los párrafos F hasta K. Si el medidor no se calibra apropiadamente, reacondicionar o cambiar los electrodos como se describe en los párrafos 9.4 A al 9.4 F.

Nota: Desechar y no reutilizar la muestra de solución buffer usada en la calibración. El medidor debe de ser calibrado completamente, diario, de acuerdo a los párrafos B al K, utilizando dos soluciones buffer. Verifique la calibración con solución buffer de pH 7 cada 3 horas.

Si el medidor se calibra apropiadamente, enjuagar los electrodos con agua destilada y secarlos con papel secante. Colocar el electrodo en la muestra a ser probada y agitar suavemente. Dejar transcurrir de 60 a 90 segundos para estabilizar la lectura.

Anotar el pH de la muestra con aproximación de 0.1 unidades de pH y la temperatura de la muestra probada en el reporte del lodo de perforación.

Limpiar cuidadosamente el electrodo en preparación para la siguiente prueba. Guardar en un frasco la solución buffer pH de 4. Nunca dejar secar el extremo del electrodo.

Apagar el medidor y cerrar la cubierta para proteger el instrumento. Evitar almacenar el instrumento a temperaturas extremosas. (debajo de 32 °F (0°C) o sobre 120°F (49°C).

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9. ANÁLISIS QUÍMICO.

9.1 ALCALINIDAD Y CONTENIDO DE CAL.

9.1.1 Descripción.

La alcalinidad es el poder de neutralización de ácido de una sustancia. En la prueba de fluidos de perforación, las medidas de alcalinidad pueden hacerse ya sea sobre el lodo completo (designado con un signo índice m) ó sobre el filtrado (designado con un signo índice f). Los datos colectados de la prueba de alcalinidad pueden inclusive ser usados para estimar la concentración de iones hidroxilos (OH-), carbonato (CO3

-2), y bicarbonato (HCO3) en el fluido de perforación. El conocimiento de las alcalinidades del lodo y el filtrado es importante para muchas operaciones de perforación para asegurar el control adecuado de la química de lodos. Los aditivos para el lodo, particularmente algunos defloculantes, requieren un medio alcalino para funcionar adecuadamente.

La alcalinidad generada por iones hidroxilos es generalmente aceptada como benéfica, mientras que la proveniente de sulfatos y/o bicarbonatos pueden tener efectos adversos sobre el funcionamiento del lodo.

Los iones que son principalmente responsables de la alcalinidad en el filtrado son los hidroxilos (OH-), carbonatos (CO3

-2) y bicarbonatos (HCO3). Es importante señalar que los carbonatos pueden cambiar de una forma a otra debido a un cambio de pH en la solución. La interpretación de la alcalinidad en el filtrado involucra calcular la diferencia entre los valores de la titulación involucrados en este método. Por esta razón se debe poner atención para hacer la medición exacta en todos los pasos del procedimiento. Además es importante establecer que los cálculos siguientes son solo estimados de las concentraciones de las especies iónicas basadas en las reacciones teóricas del equilibrio químico.

La composición del filtrado del lodo es frecuentemente tan compleja, que la interpretación de la alcalinidad en términos de la estimación de los componentes iónicos puede ser errónea. Cualquier valor de la alcalinidad en particular representa todos los iones que reaccionan en el ácido con el rango de pH sobre el cual el valor fue analizado. Los iones inorgánicos que pueden contribuir a la alcalinidad, en adición a los iones hidroxilos, carbonatos y bicarbonatos son: boratos, silicatos, sulfuros y fosfatos. Los adelgazadores orgánicos, reductores de filtrado y sus productos de degradación pueden contribuir en gran medida al valor de la alcalinidad, además de enmascarar el punto final del cambio de color (vire).

Estos materiales orgánicos contribuyen en gran medida a la alcalinidad M f y hacen la prueba altamente inexacta en los lodos tratados con adelgazantes orgánicos.

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Sin embargo para los sistemas de lodos bentoníticos sin aditivos dispersantes orgánicos la alcalinidad de la fenolftaleína (Pf) y el Naranja de Metilo (Mf) puede ser usada como una guía para determinar la contaminación de carbonato/bicarbonato y el tratamiento necesario para disminuir sus efectos contaminantes.

9.1.2 Equipo.

Figura 13. Kit de análisis químicos.

El siguiente equipo es el necesario:

A. Solución de ácido sulfúrico: Estandarizada al 0.02 Normal (N/50) (CAS#7664-93-9).

B. Solución indicadora de fenolftaleína: 1 g/100 cm3 de solución 50% Alcohol / agua (CAS#518-51-4).

C. Solución indicadora de Naranja de Metilo: 0.1 g/100 cm3 de agua (CAS#547-58-0).

D. Medidor de pH.

E. Recipiente de titulación: 100-150 cm3, de preferencia transparente.

F. Pipetas serológicas (graduadas): Una de 1cm3 y una de 10 cm3.

G. Jeringa hipodérmica.

H. Barra de agitación.

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9.1.3 Procedimiento (alcalinidad del filtrado [Pf, Mf]).

Para medir la alcalinidad del filtrado: Pf, Mf proceder de la siguiente forma:

A. Medir uno o más cm3 de filtrado en el recipiente de titulación. Adicionar dos o más gotas de solución indicadora de Fenolftaleína. Si la solución se tiñe de rosa, adicionar ácido sulfúrico 0.02N (N/50), gota por gota de una pipeta graduada, mientras se agita hasta que el color rosa desaparezca. Si la muestra esta colorada al punto que el cambio de color del indicador este enmascarado, el punto final puede ser tomado cuando se tenga un pH de 8.3, según lo medido con un medidor de pH.

B. Reportar la alcalinidad a la fenolftaleína del filtrado Pf, así como el número de

cm3 requerido de ácido 0.02 N por cm3 de filtrado.

C. A la muestra la cual ha sido titulada al punto final P f, adicionar 2 ó 3 gotas de solución de Naranja de Metilo. Agregar gota a gota la solución estándar de ácido con la pipeta, mientras se agita, hasta que el color del indicador cambie de amarillo a rosa. El punto final puede ser tomado cuando el pH de la muestra sea de 4.3 en el medidor de pH.

D. Reportar la alcalinidad del Naranja de Metilo en el filtrado, Mf como el total de cm3 de ácido sulfúrico 0.02N por cm3 de filtrado requerido para alcanzar el punto final del Naranja de Metilo (incluyendo la cantidad requerida para el punto final de Pf).

9.1.4 Procedimiento (alcalinidad del lodo, Pm).

Para medir la alcalinidad de lodo: Pm, proceder de la siguiente manera:

A. Medir 1.0 cm3 de lodo en el recipiente de titulación usando una jeringa o pipeta volumétrica. Diluir la muestra de lodo con 25-50 cm3 de agua destilada. Adicionar de 4 a 5 gotas de solución indicadora de fenolftaleína mientras se agita y titular rápidamente con la solución de ácido sulfúrico al 0.02 N (N/50), hasta que el color rosa desaparezca.

Si el punto final del cambio de color no puede ser visto, puede ser tomado cuando el pH cae a 8.3 medido en un medidor de pH.

Nota: Si se sospecha contaminación con cemento, la titulación debe efectuarse tan rápidamente como sea posible y el punto final se reporta en la primera desaparición del color rosa.

B. Reportar la alcalinidad a la fenolftaleína del lodo, Pm como el número de cm3

de ácido 0.02N (N/50) requeridos por cm3 de lodo.

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9.1.5 Cálculos. Pf, Mf.

Las concentraciones de hidroxilos, carbonatos y bicarbonatos pueden ser estimados como sigue en la Tabla:

Tabla 2. Concentración, mg/L.

OH- CO3-2 HCO3

-

Pf = 0 0 0 1220 M f

2Pf Mf 0 1200Pf 1220 (Mf – 2Pf )

2Pf = Mf 0 1200Pf 0

2Pf Mf 340 (2Pf - Mf ) 1200 (Mf – Pf ) 0

Pf = Mf 340 Mf 0 0

10.1.6 Procedimiento para estimar el contenido de cal.

Para estimar el contenido de cal se procede a lo siguiente:

A. Determinar el Pf y el Pm del filtrado y lodo como se describe en 10.1.3 y 10.1.4

B. Determinar la fracción volumen de agua en el lodo (Fw) usando el valor del volumen porciento de agua de la determinación de líquidos y sólidos (sección 6) de acuerdo con la siguiente ecuación:

Fw = Volumen porciento de agua 100

9.1.7 Cálculos para estimar el contenido de cal.

Reportar el contenido de cal del lodo en libras por barril (lb/bbl) o en el equivalente Sistema Internacional (Kg/m3) por las siguientes ecuaciones:

Estimación de cal, lb/bbl = 0.260 (Pm – Fw Pf)Estimación de cal, Kg/m3 = 0.742 (Pm – Fw Pf)

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9.2 CLORUROS.

9.2.1 Descripción.

La prueba mide la concentración del ion cloro en el filtrado del lodo.

9.2.2 Equipo.

Figura 14. Kit para cloruros.

Los siguientes equipos son necesarios para la prueba de cloruros:

A. Solución de nitrato de plata que contenga 4.7910 gramos por Litro (g/L) (equivalente a 0.01 gramos de ion cloro/ cm3) almacenado en un recipiente ámbar u opaco. (CAS # 7761-88-8).

B. Solución indicadora de Cromato de Potasio: 5 gramos por 100 cm3 de agua (CAS # 7789-00-6).

C. Solución de ácido nítrico ó sulfúrico: estandarizado al 0.02 N (N/50)(Ácido Sulfúrico CAS # 7664-93-9 ó Ácido Nítrico (CAS # 7697-37-2).

D. Solución indicadora de fenolftaleína: 1 gramo por 100 cm3 al 50 porciento de solución alcohol/agua (CAS # 518-51-4).

E. Carbonato de calcio: precipitado, grado químicamente puro (CAS #471-34-1).

F. Agua destilada.

G. Pipetas serológicas (graduada): Una de 1cm3 y una de 10 cm3.

H. Recipiente de titulación: 100 cm3 o 150 cm3, preferentemente blanco.

I. Varilla de agitación.9

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A. Medir uno o más cm3 de filtrado dentro del recipiente de titulación. Agregar de dos a tres gotas de la solución Fenolftaleína. Si el indicador cambia a rosa, añadir ácido gota a gota con la pipeta, mientras se agita, hasta que el color desaparezca. Si el filtrado esta fuertemente coloreado, añadir 2 cm3

adicionales de ácido sulfúrico o nítrico al 0.02N (N/50) y agitar. Entonces agregar 1 g de carbonato de calcio y agitar.

Nota: Puede ser más práctico usar una solución de carbonato de calcio en agua destilada y adicionar el volumen de solución equivalente a 1 gramo de carbonato de calcio.

B. Adicionar de 25 cm3 - 50 cm3 de agua destilada y de 5 a 10 gotas de Cromato de Potasio. Agitar continuamente añadiendo la solución de Nitrato de Plata gota a gota, con la pipeta hasta que el color cambie de amarillo a naranja-rojo y persista por 30 segundos. Anotar el número de cm3 de Nitrato de Plata requerido para alcanzar el punto final. Si se utiliza arriba de 10 cm3

de solución Nitrato de Plata, repetir la prueba con una muestra más pequeña de filtrado.

Nota: Si la concentración del ión cloro del filtrado excede a 10,000 miligramos por litro, una solución equivalente de Nitrato de Plata al 0.01 gramos de ión cloruro por cm3 puede ser usado. El factor 1, 000 en la ecuación 3 descrita abajo* es cambiada a 10, 000.

9.2.4 Cálculos.

Para convertir unidades:

Sal (NaCl), mg/L = (1.65) Cloruros, mg/L

Refiérase a la tabla 1 para la gravedad específica del filtrado.Refiérase a la tabla 4 para la conversión de porciento de sal en agua de sal a miligramos por litro ó partes por millón.

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Tabla 4Conversión de miligramos por litro de cloro a peso porciento de sal ó partes por millón

de sal.Solución a temperatura de 68°F (20c°C)

M ilig ra m o s p o r li tro d e

c lo ro

P e s o p o rc ie n to

d e s a l

M ilig ra m o s p o r litro d e

s a l

P a r te s p o r m illó n d e

s a l3 ,0 4 0 0 .5 5 ,0 2 0 5 ,0 0 06 ,1 0 0 1 1 0 ,0 5 0 1 0 ,0 0 0

1 2 ,3 0 0 2 2 0 ,2 5 0 2 0 ,0 0 01 8 ,6 0 0 3 3 0 ,7 0 0 3 0 ,0 0 02 4 ,9 0 0 4 4 1 ,1 0 0 4 0 ,0 0 03 1 ,5 9 9 5 5 2 ,0 0 0 5 0 ,0 0 03 7 ,9 0 0 6 6 2 ,5 0 0 6 0 ,0 0 04 4 ,2 0 0 7 7 3 ,0 0 0 7 0 ,0 0 05 1 ,2 0 0 8 8 4 ,5 0 0 8 0 ,0 0 05 7 ,6 0 0 9 9 5 ,0 0 0 9 0 ,0 0 06 4 ,9 0 0 1 0 1 0 7 ,1 0 0 1 0 0 ,0 0 07 1 ,8 0 0 1 1 1 1 8 ,5 0 0 1 1 0 ,0 0 07 9 ,0 0 0 1 2 1 3 0 ,3 0 0 1 2 0 ,0 0 08 6 ,1 0 0 1 3 1 4 2 ,0 0 0 1 3 0 ,0 0 09 3 ,4 0 0 1 4 1 5 4 ,1 0 0 1 4 0 ,0 0 0

1 0 0 ,9 0 0 1 5 1 6 6 ,5 0 0 1 5 0 ,0 0 01 0 8 ,2 0 0 1 6 1 7 8 ,6 0 0 1 6 0 ,0 0 01 1 5 ,8 0 0 1 7 1 9 1 ,0 0 0 1 7 0 ,0 0 01 2 3 ,5 0 0 1 8 2 0 3 ,7 0 0 1 8 0 ,0 0 01 3 9 ,2 0 0 2 0 2 2 9 ,6 0 0 2 0 0 ,0 0 01 4 7 ,3 0 0 2 1 2 5 6 ,1 0 0 2 1 0 ,0 0 01 5 5 ,2 0 0 2 2 2 5 6 ,1 0 0 2 2 0 ,0 0 01 6 3 ,3 0 0 2 3 2 7 0 ,0 0 0 2 3 0 ,0 0 01 6 9 ,4 0 0 2 4 2 7 9 ,5 0 0 2 4 0 ,0 0 01 7 1 ,7 0 0 2 5 2 8 3 ,3 0 0 2 5 0 ,0 0 01 8 8 ,7 0 0 2 6 3 1 1 ,3 0 0 2 6 0 ,0 0 0

Es absolutamente común para muchos laboratorios que analizan muestras de agua, reportarla como miligramo por litro de sal, como por millón. Si se sabe que el análisis está reportado de esta manera, la columna de miligramo por litro de sal pude ser usado en la conversión a porciento de sal, mas que la columna de partes por millón.

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9.3 CALCIO COMO DUREZA TOTAL.

9.3.1 Descripción.

La dureza del agua ó dureza del filtrado del lodo se debe ante todo por la presencia de iones de calcio y magnesio. Cuando es adicionado el EDTA (ácido etilen diamino tetra acético ó sus sales), esta se combina con el calcio y magnesio, y el punto final es determinado con un indicador apropiado. La dureza total del agua es expresada en miligramos por litro de calcio. Un punto final oscuro por componentes oscuros pueden remediarse por oxidación con un reactivo como el hipoclorito de sodio.

9.3.2 Equipo.

Figura 15. Kit para la determinación de calcio.

El equipo necesitado es el siguiente:

A. Solución EDTA (Versenato): 0.01 M: tetra acetato disódico dihidratado (etilendiamino) estandarizado (1 cm3 = 1000 mg/L CaCO3, 1cm3 = 400 mg /LCa+). (CAS #139-33-3).

B. Solución reguladora Buffer: 67.5 gramos de cloruro de amonio (CAS #12125-03-9) y 570 cm3 de Hidróxido de Amonio (CAS #13336-21-6) (15N) diluido a 1000 cm3 en agua destilada.

C. Solución indicadora de dureza: Eriocromo Negro T

D. Agua Destilada

E. Recipiente de titulación: Matraz 150 cm3.

F. Pipetas serológicas graduadas (TD): una de 5 cm3 y otra de 10 cm3.

G. Pipetas volumétricas (TD): una de 1 cm3, una de 2 cm3 y otra de 5 cm3.

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A. Medir 1 cm3 ó más de muestra dentro del matraz de 150 cm3. Adicionar 10 cm3 de hipoclorito (Clorox o equivalente) y agitar.

B. Diluir la muestra en 25 cm3 con agua destilada. Adicionar cerca de 1 cm3 de solución buffer para dureza y mezclar fuertemente.

C. Agregar suficiente indicador de dureza (de 2 a 6 gotas) y agitar. Un color rojo-vino se desarrollará si el calcio y magnesio están presentes.

D. Mientras se agita la muestra, titular con EDTA para lograr al punto final de titulación. El indicador de calcio irá produciendo un cambio de rojo a azul. El punto final se describe mejor como aquel donde la adición en exceso de EDTA no produce un cambio posterior del rojo al azul. El volumen de EDTA puede ser usado en la ecuación siguiente.

9.3.4 Cálculos.

El siguiente cálculo puede ser empleado para determinar la dureza de calcio:

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PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS FLUIDOS BASE AGUA

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copa de lodo

lodo densidad

peso densidad

peso montado deslizante

brazo graduado

copa llena

cbico lbpie3

cbico kgm3