Post on 24-Nov-2015
OHH
H
OH
OH
H H
O
H
O
H H
CH2OH
H
CH2OH
HO
OH
H
n
HH
O
H
CH2OCCH3
O
O
O
OO
HH
H
O H
O H
H H
O
H
O
H H
CH 2O H
H
CH 2O H
HO
O H
H
n
HH
O
H
C H 2OCCH 3
O
O
O
O
POLMEROS
Una molcula grande (macro) que est formada por la
repeticin de pequeas unidades qumicas simples.
POLY - Muchos MER - Parte
POLMEROS
MONO - MER DI - MER TRI - MER- Una - Parte Dos - Partes Tres - Partes
OLIGO - MER- Algunas - Partes
POLI - MER- Muchas - Partes
POLMEROS
LOS TRES TIPOS DE POLMEROS MS IMPORTANTES- NATURAL
Almidones, polmeros XC - NATURAL MODIFICADO
CMC, PAC, CMS, HEC- SINTTICO
SPA, PHPA
POLMEROS
El polmero ms simple es: POLIETILENO MW=28 (C2H4)n
El Peso Molecular promedio para la mayora de los polmeros es 50.000 a 200.000.
El MW ms alto ronda los 2.000.000 y algunas proyecciones llegan a 50.000.000 para algunos de los Biopolmeros. (Como el XCD)
POLMEROS
Aplicaciones:- Prdida de fluido - 3 maneras- Viscosidad - 2 maneras- Formacin y Estabilizacin del Pozo- Total de Floculantes- Floculantes Selectivos- Entrecruzamiento
POLMEROS
Aplicaciones: Prdida de fluido - 3 maneras:
- Defloculantes - CMC/LV, POLY PAC/UL, SPERSENE.- Fase Viscosificacin lquido - CMC/HV, POLYPAC/R, DUO-VIS- Comprime y deforma partculas coloidales - para taponar los poros en el
revoque - MY LO JEL, ASPHALTS, TANNATHIN
Viscosidad - 2 maneras:- Fase viscosificacin del lquido - (idem arriba)- Floculante - (alto peso molecular con grupos cargados para adsorcin en arcillas.
POLMEROS
- PESO MOLECULAR - La suma de todos los pesos atmicos en el compuesto.
ej: Etileno -MW = 28 Por qu?C2H4 = Frmula QumicaEl carbn tiene como nmero atmico el12.El hidrgeno tiene como nmero atmico el 1.(2 x 12) + (4 x 1) = 28
POLMEROS
ESTRUCTURA de los polmeros:
- LINEAL - CMC, HEC, POLIACRILATO, PHPA
- RAMIFICADOS ALMIDONES, CMS, Biopolmeros
- ENTRECRUZADOS Biopolmeros entrecruzados
Lineal
EjemplosEjemplos: CMC, HEC, Poliacrilato, PHPA: CMC, HEC, Poliacrilato, PHPA
Ramificados
EjemplosEjemplos: : AlmidnAlmidn. . PolmeroPolmero XC, CMSXC, CMS
Entrecruzados
EjemplosEjemplos: : PolmeroPolmero XC XC EntrecruzadoEntrecruzado
POLMEROS
GRADO DE POLIMERIZACIN: La extensin de un polmero est determinada por el nmero de
unidades repetitivas en la cadena. - La mayora de los polmeros comerciales tienen un D.P. que va de 500 a 5000.
Determina si el polmero va a funcionar como:- Un Dispersante Bajo peso molecular- Un Reductor de prdida
de fluido Peso molecular medio- Un Viscosificador Alto peso molecular - Encapsulador - Floculante Selectivo
POLMEROS
Extensin cadena Determina la funinde los polmeros.
Cadena corta polimeros dispersantes (mw = 10,000)
Cadena media control prdida fluido - (mw = 100k-200k)
Viscosificadores - (mw = 200k - 300k)
Cadena larga - Encapsuladores, Viscosificadores, Floculantes - (mw = 3M - 20M)(50M)
POLMEROS
GRADO DE SUSTITUCIN: Se refiere al nmero de grupos de reemplazo del polmero por unidad
de repeticin. Convierte al Polmero en:
Resistente al ataque bacteriano Ms tolerante a la dureza de los Cloruros Soluble en agua
Mximo D.S. es 3.0 en la Molcula de Glucosa, porque tiene 3 gruposOH- que pueden ser reactivos. La solubilidad acuosa se obtiene a un D.S. de 0.45 y superior. Cuanto mayor el D.S. ms tolerante ser el polmero a la sal y a la dureza.
Propiedades FsicasGrado de Sustitucin
O
O
O
HH
H
OH
H
OHOH
H
OH
HHH
O
H
O
H
n
CH2OH
CH2OH
CELULOSACELULOSA
Propiedades FsicasGrado de Sustitucin
CARBOXI METIL CELULOSACARBOXI METIL CELULOSA
O
O
O
HH
+
H
OH
H
OHOH
H
OH
H
-
H
CH2OCH
2COO
H
CH2OCH
2COO
O
H
O
H
n
-
Na
...
...+Na
Propiedades FsicasGrupos Funcionales
Hidroxil
Carboxil
Carboximetil
Hidroxietil
Sulfonado
Amina
Desempeo del Polmero Influenciado por:
Concentracin Qumica del agua
- Salinidad- Dureza- pH
Slidos Temperatura Bacteria
POLMEROS
Polmeros NATURALES- MY LO JEL Almidn de maz- Poly Sal Almidn de papa- Biopolmeros - Duo-vis, Flo-vis
XC - Xantamonas Campestri (Bacteria)
Secreta el polmero como un revestimiento alrededor de su cuerpocelular.
POLMEROS NATURALES
Almidn de Maz - My-Lo-Jel
No-inico
Peso molecular promedio ~100,000
My-Lo-Jel
Aplicaciones Prdida de control del fluido
- Agua dulce- Agua de sabor desagradable- Agua de mar - Agua salada saturada- Sistemas de polmeros
Tratamiento- 4-8 ppb
My-Lo-Jel
Limitaciones
Fermentacin
Alto calcio, alto pH
Temperatura estable a 225F
Problemas de control de calidad
Polmeros NATURALES
Almidn de Papa - POLYSAL
No-inico
Peso molecular promedio ~120,000
Mayor relacin amilosa a amilopectina
POLYSAL
Aplicaciones Control de Prdida de Filtrado
- Agua dulce- Salmueras NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2- tratamiento
- 2-6 ppb
POLYSAL
Limitaciones
Temperatura estable a 250F
Fermentacin
Polmero XC
Biopolmero - Xantamonas Campestri
No-inico a levemente aninico
Peso molecular promedio 2.000.000+
Polmeros ramificados complejos
Xantan Gum (Goma Xantana)
O
HH
H
OH
OH
H H
O
H
O
H H
CH2OH
H
CH2OH
HO
OH
H
n
HH
O
H
CH2OCCH
3
O
O
O
O
Polmero - XC / XCD
Aplicaciones
- Suspensin Tixotrpico
Baja velocidad de corte de viscosidad elevada
- Viscosificador Dilucin del corte
- Efectivo en agua dulce y salmueras duras
Polmero - XC / XCD
LIMITACIONES
- Temperatura estable a 300F
- Muy caro
POLMEROS
Polmeros NATURALES MODIFICADOS :
CMC Carboxil Metil Celulosa
PAC Celulosa Poliannica - POLY PAC
CMS Carboxil Metil Almidn - THERMPAC-UL
HEC Hidroxi Etil Celulosa - (No se utiliza en Lodos)
POLMEROSCMC y PAC
Aninico
MW promedio- 200.000 225.000 Hi Vis- 140.000 175.000 Lo Vis
CMC y PACAplicaciones
Viscosidad
Prdida control fluido
CMC y PAC
Producto Peso Mol. D.P. D.S.(1,000) (Grado Pol.)
PAC LV 140-170 850-1000 0.9-1.0
PAC HV 200-225 1130-1280 0.9-1.0
CMC LV 140-170 850-1000 0.7-0.8
CMC HV 200-225 1130-1280 0.7-0.8
CMC y PACLimitaciones
Producto Cl- Dureza Temp F
PAC LV Sat. 1,000 300
PAC HV Sat. 1,000 300
CMC LV 20,000 500 300
CMC HV 20,000 500 300
Carboximetil Almidn (CMS)
Modificado natural
Aninico
Peso molecular 140,000 - 170,000
Carboximetil Almidn
O
HH
H
OH
OH
H H
O
H
O
H
CH 2
H HO
OH
H
n
O
OH
O
O
On
Amilopectina
Amilosa
. . . . . .
CH2OCH
2COO
+
-
Na
...
Carboximetil Almidn
Aplicaciones:
Prdida control fluido
No aumenta la viscosidad
Carboximetil Almidn(Thermpac - UL)
Limitaciones:
100.000 mg/l Cl-
1200 mg/l Ca2+
275F
Polmero HEC
Natural modificado
Peso molecular 200.000 225.000
No-inico
Hidroxietil Celulosa
O
O
O
HH
H
OH
H
OH
OH
H
HHH
O
H
O
H
n
OCH2CH
2OHCH
2OCH
2CH
2OCH
2CH
2OH
CH2OCH
2CH
2OH
Polmero HEC Aplicaciones
Prdida fluido
Viscosidad
Agua dulce, agua de mar, salmueras pesadas
Polmero HEC Limitaciones
Temperatura estable a alrededor de 150F
Efectividad disminuye a un pH superior a 10
Efectividad disminuye en salmueras pesadas
Falta de tixotropa
POLMEROS
Polmeros SINTTICOS:SPA Poliacrilato de SodioSP-101Cypan
PHPA Poliacrilamida Parcialmente Hidrolizada
Varios Co-polmeros
Poliacrilato de Sodio (SPA)
Sinttico
Aninico
Peso molecular -
POLIACRILATO DE SODIO (SP - 101)
CH2
CHCH
COOCOO
CH
COO
CH2
n
+
-
Na
...+
-
Na
...+
-
Na
...
Poliacrilato de SodioAplicaciones Bajo Peso Molecular
Defloculante
Agua dulce
Bajo nivel de tratamiento- 0.1 - 0.5 ppb
Poliacrilato de SodioAplicaciones Peso molecular Mediano
Prdida control fluido
Defloculante
Agua dulce
Poliacrilato de SodioLimitaciones
10,000 Cl-
400 Ca2+
Alto contenido slidos
450F
PHPA
Poliacrilamida parcialmente hidrolizada
- Peso molecular >2,000,000
- Aninico
- Suspensin de aceite mineral o seco
POLY-PLUS (PHPA)
Aplicaciones- Estabilizacin lutita Encapsulacin Viscosificacin de la fase acuosa Adsorcin de agua libre- ENCAPSULACIN El proceso mediante el cual POLY-PLUS se envuelve alrededor de las
lminas de arcilla, previniendo que el agua penetre en la estructura de capas de las arcillas. Previniendo, por lo tanto, la hidratacin y dispersin de las arcillas.
- Lubricidad
PHPA
Limitaciones
Control slidos esencial Minimizar LGS
Mantener pH < 10.0 - 10.5
Cemento - (alto pH y alto Calcio)
300F
Falta de caractersticas tixotrpicas
PHPA
Poli Acrilamida Parcialmente Hidrolizada
O
Poliacrilamida / Copolmero Poliacrilato
Poliacrilamida/Copolmero Poliacrilato
+
-
Na
...
CH2
CHCH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
n
CONH2
COO CONH2
CONH2
M-I POLY-PLUS30% ACRILATo - 70% ACRILAMIDAM.W. = 3 a 15 millones
+
-
Na
.
CH2
CHCH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
n
CONH2
COO CONH2
CONH2
CH
..+
-
Na
.COO..
M-I SP-10170% ACRILATO - 30% ACRILAMIDAM.W. = 300,000
+
-
Na
.
CH2
CHCH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
n
CONH2
COO CONH2
CH
..+
-
Na
.COO.. +
-
Na
.COO..
PHPA
Peso molecular >2,000,000
Aninico
Suspensin de aceite seco o mineral
PHPAAplicaciones
Agua dulce
Agua de mar
Base Potasio
Salmuera NaCl
PHPALimitaciones
Control de slidos, esencial
Mantener pH
Suspension & Hole Cleaning (LSRV)
XCD 0.3 - 8.6 kg/m3
Xanvis 0.3 - 8.6 kg/m3
FloVis for Drill- in 5.7 - 11.4 kg/m3 >40,000 CPScps @ 0.3 RPM
Fluid Loss Control
Corn Starch 8.6 - 17 kg/m3 107C High pH, Bacteria
Potato Starch 5.7 - 14.3 kg/m3 121C Bacteria
CMC HV 1.4 - 5.7 kg/m3135C 500 Ca++, 20,000 Cl-
CMC LV 1.4 - 5.7 kg/m3135C 500 Ca++, 20,000 Cl-
PAC HV 1.4 - 5.7 kg/m3135C 1000 Ca++
PAC LV 1.4 - 5.7 kg/m3135C 1000 Ca++
CMS (LV) 1.4 - 8.6 kg/m3135C 1200 Ca++ , 100,000 Cl-
SPA (HV) 1.4 - 5.7 kg/m3232C 300 Ca++
Deflocculants
SPA (LV w/10,000 M.W.) 0.3 - 1.4 kg/m3232C 300 Ca++
Shale Stability
PHPA 1.4 - 7.1 kg/m3149C 400 Ca++, 10+pH
Suspension & Hole Cleaning (LSRV)
XCD 0.1 - 3.0 lbs/bbl
Xanvis 0.1 - 3.0 lbs/bbl
FloVis for Drill-in 2 - 4.0 lbs/bbl >40,000 CPScps @ 0.3 RPM
Fluid Loss Control
Corn Starch 3 - 6 lbs/bbl 225F High pH, Bacteria
Potato Starch 2 - 5 lbs/bbl 250F Bacteria
CMC HV .5 - 2.0 lbs/bbl 275F 500 Ca++, 20,000 Cl-
CMC LV .5 - 2.0 lbs/bbl 275F 500 Ca++, 20,000 Cl-
PAC HV .5 - 2.0 lbs/bbl 275F 1000 Ca++
PAC LV .5 - 2.0 lbs/bbl 275F 1000 Ca++
CMS (LV) .5 - 3 lbs/bbl 275F 1200 Ca++ , 100,000 Cl-
SPA (HV) .5 - 2 lbs/bbl 450F 300 Ca++
Deflocculants
SPA (LV w/10,000 M.W.) 0.1 - 0.5 lbl/bbl 450F 300 Ca++
Shale Stability
PHPA .5 - 2.5 lbs/bbl 300F 400 Ca++, 10+pH
PHPA System
PHPA 2.9 - 16.3 kg/m3 Shale Stabilizer
Gel 28.5 - 34.2 kg/m3 Filter Cake & Fluid Loss
XCD 1.4 - 7.1 kg/m3LSRV
SPA or Pac 2.9 - 16.3 kg/m3 Fluid Loss Control
KOH or NaOH to 9.0 - 9.5 pH
Maintenance of PHPA
PHPA Concentration Tests
Cuttings at Shaker
Ammonium Extraction Test by Mud Engineer
MBT < 71.3 kg/m3
% LGS < 6%
LSRV 3 RPM Reading >75% of bit size (US) as min.
pH 9.0 - 9.5 w/ KOH of NaOH
Fluid Loss in range w/ SPA or PAC
PHPA System
PHPA 1.0 - 2.0 lbs/bbl Shale Stabilizer
Gel 10 - 12 lbs/bbl Filter Cake & Fluid Loss
XCD .5 - 2.5 lbs/bbl LSRV
SPA or Pac 1.0 - 2.0 lbs/bbl Fluid Loss Control
KOH or NaOH to 9.0 - 9.5 pH
Maintenance of PHPA
PHPA Concentration Tests
Cuttings at Shaker
Ammonium Extraction Test by Mud Engineer
MBT < 25 lbs/bbl
% LGS < 6%
LSRV 3 RPM Reading >75% of bit size (US) as min.
pH 9.0 - 9.5 w/ KOH of NaOH
Fluid Loss in range w/ SPA or PAC
Resumen:
Tres tipos de polmeros: Aplicaciones:
- Grado de sustitucin- Grado de polimerizacin
Limitaciones- Temperatura- Iones en solucin - pH- Slidos
Sistema Polmero PHPA