Import an CIA de Salud y Conducta Humana Para El Ejercicio Profesional
Import an CIA de Las Arcillas en La Industria Del
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IMPORTANCIA DE LASARCILLAS EN LA
INDUSTRIA DEL PETRÓLEO
Geología de Arcillas
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LAS ARCILLAS EN LABÚSQUEDA DEL PETRÓLEO
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• Arcillas minerales dinámicos importantescambios en estructura, composición ypropiedades parámetros del ambientecambian
• Características más valiosas correlación ydeterminación de ambientes no songrandes variaciones en composición sinodiferencias más sutiles
“Su estudio debe ser minucioso ycompleto”
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• Minerales arcillosos (min. arc.) algunos sufrenimportantes cambios diagenéticos para otros no hantenido importancia
• Composición min. arc. en sedimentos resultadocondiciones en ambiente de acumulación:
alcalinidad del aguacarácter de las sales disueltastemperaturarata de acumulacióntipo y cantidad de material orgánico
• Dominio min. arc. de 3 capas ilita, clorita ymontmorillonita condiciones marinas de acumulación particularmente bien organizados
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• Ambientes continentales presencia min. arc. no
característica de ambiente particular factores queinfluyen en formación y transporte de arcillas
clima tiemporelieve permeabilidad
tipo de roca latitudárea fuente, etc
Caolinita, ilita y esmectita casi todas latitudesAbundante paligorsquita climas cálidos
semiáridos y áridos en área fuenteAbundante clorita detrítica climas fríos o
posiblemente áridos
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AMBIENTE ILITA
% CLORITA
% KAOLINITA
% MONTMORILLONITA
%
Bahía Delaware 67 26 7 6
Bahía Banderas, costa W de
Mexico 20 28 52
Bahía San Francisco, California,
lodos del fondo 35 45 20
Boca del Río Ameca, desemboca
Bahía Banderas 5 35 60
Boca distributaria, Río Mississippi 9 1 65-50
Delta del Río Mississippi 10 5 85
Depósitos de bancos de arena, Río
Delaware
61 18 13 8
Río Mississippi 10-15 ≈5 80-90 (I/S)
Río Níger 25-30 25-50 20-45
Río Catatumbo, Venezuela 74 26
Río Columbia en Nueva Cork 70 22 8 Río Columbia, Altiplano Columbia
(Bonneville Dam) 24 21 55
Lago Michigan 50 20 30 (I/S y C/V)
Lago Notario 54-88 1-30 6-27
Tabla 1. Porcentaje de arcillas en diferentes ambientes geológicos continentales (Datos tomados de Weaver, 1989)
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• Presencia min. arc. en ambientes marinos nocaracterística de ambiente particular exceptoarcillas autigénicas:
glauconita y bertierina ambientes marinossomerospaligorsquita y sepiolita ambientes salobres
schizohaline y silicatos de magnesio ambientesevaporíticos
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Arcillas detríticas en océanos zonas climáticas
Altos contenidos caolinita latitudes bajas (tropicalhúmedo), disminuye hacia polos y playa a plataforma
Gibsita distribución similar, localizada latitudestropicales y subtropicales
Clorita más abundante regiones polares, decrecehacia Ecuador
Altas concentraciones esmectitas-I/S hemisferio sur,mayores Pacífico Sur, menor entrada de terrígenos
Ilitas más abundante latitudes norte (zonas
templadas y frías)
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AREA CAOLINITA
% CLORITA
% ESMECTITA
% ILITA
%
Atlántico Norte
Golfo de México
Caribe
Atlántico Sur
Pacífico NortePacífico Sur
Océano Indico
Bahía de Bengal
Mar Arábico
Promedio Total
20
12
24
17
88
17
13
9
14.2
10
18
11
11
1813
12
15
18
14.0
16
45
17
26
3553
41
41
28
34.7
56
25
36
47
4026
33
30
46
37.7
Tabla 2. Composición promedio de las arcillas en las principales cuencas oceánicas (Windom, 1976)
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LAS ARCILLAS EN LASOPERACIONES DE
PRODUCCIÓN
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• Arenas permeables suites de minerales arcillosos
heterogéneas:ilita + material de capas mixtas, clorita degradada y caolinita, ymenores cantidades de ilita y montmorillonita
• Arenas relativamente impermeables:grandes cantidades de ilita y clorita bien ordenada con menorescantidades de ilita y clorita degradadas
• Permeabilidad arena varía
aire, agua destilada ysalmuera naturaleza min. arc. y concentración NaCl mayor cambio arenas con montmorillonita oconjuntos de capas mixtas que la contienen
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• Efecto min. arc. en permeabilidad ordendecreciente: montmorillonita, ilita y caolinita
• Min. arc. pueden alterar permeabilidad deroca reservorio movimiento de fluidosacuosos superficies pueden adsorbermoléculas de agua actuándo comopartículas de la roca y reduciendo tamañoefectivo de poros
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• Min. arc. orientar agua adsorbida montmorillonitamayor grado
• Estado aire-seco capa de agua = 1 molécula de espesor si Na = catión presente y 2 si Ca
• Grandes cantidades agua montmorillonita Na =indefinidamente espesas
montmorillonita Ca = pocoespesor
dependiendo únicamente cantidad de agua presente
• Presencia Na en agua y arena con montmorillonita Ca atascamiento; montmorillonita Na poco atascamiento
• Montmorillonita Ca y presencia Ca en agua poco efectode atascamiento
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• Dispersibilidad en agua otra forma min. arc. afectanpermeabilidad de rocas reservorio
• Cantidades moderadas Na tienden a dispersar min. arc.
• Grandes concentraciones Na y cationes multivalentes tienden a flocular min. arc. taponando poros yreduciendo permeabilidad
• Dispersibilidad caolinita e ilita varía tipo y cantidadelectrolitos
• Dispersión min. arc. expansibles
separa y divide enláminas extremadamente delgadas planos de clivaje
• División favorecida cuando Na presente en cantidadesmoderadas o presencia cationes monovalentes
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• Caolinita
baja capacidad intercambio catiónico,capas unidas apretadamente sin intervención de capasde agua menor tendencia división unidades muypequeñas variaciones carácter del catión
• Ilita intermedia entre caolinita y montmorillonita
• Común mezclas min. arc. pequeñas cantidadesmontmorillonita interlaminada con caolinita
montmorillonita suministra planos potenciales debilidadpara división de partícula cantidades relativamentepequeñas de montmorillonita en arcillas causarásensibilidad a variaciones carácter del catión
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• Catálisis
componentes min. arc.
influye encarácter de hidrocarburos, auque no factordeterminante en génesis
• Ciertos min. arc. tienen efecto catalítico en ciertoscompuestos orgánicos estructuras min. arc. ycompuestos orgánicos
• Min. arc.
alto poder adsorción varios tipos demoléculas orgánicas especialmente atributospolares y/o iónicos
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“conocimiento del tipo de material
orgánico puede dar idea sobrehistoria del sedimento en relación ahidrocarburos”
• Pequeñas cantidades compuestos orgánicos pueden tener gran efecto en fijación dehidrocarburos en roca reservorio cualquierintento por sacarlos separará min. arc.laminares y habrá atascamiento de poros
• Pequeñas cantidades en aguas de formación oinundación pueden tener gran efecto enliberación de hidrocarburos
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LAS ARCILLAS EN LOSFLUIDOS DE PERFORACIÓN
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• Montmorillonita Na o bentonita viscosificante másimportante para lodos base agua dulce probablemente agente más importante para controlde pérdida de filtrado
• Partículas de montmorillonita poseen ciertascargas positivas y negativas en borde de plaquetas ruptura de láminas más grandes; algunos
dispersante actúan neutralizando una de las cargas partículas se repelen evitando agregación dentrodel lodo
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• Bentonita hidrata enormemente iones Na unen
laminillas en forma muy débil
fijación gran cantidadde agua excelente agente reductor de pérdida de
filtrado partículas superponen contra pared del pozodurante filtración
revoque resistente, delgado, compresibley muy eficaz para reducir invasión filtrado haciaformaciones tamaño coloidal y forma de plaquetasplanas
• Montmorillonita Ca
no hidrata tanto
iones Ca unenláminas con mucho menor espacio intermedio
• Montmorillonita en agua salada o dura hidrataciónmínima
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• Adición de cationes lodos de agua dulce ymontmorillonita floculación inmediata (partículasnegativas floculan por contacto con cationes) brusco
aumento viscosidad
• Flóculos irregulares no facilita deposición de un buenrevoque
• Atapulguita excelente viscosificante lodos condemasiada sal
bentonita pueda hidratar en formaapropiada
no contribuye control de filtrado agrupamiento en agujas fibriles o “floculación comoespigas en un pajar”
• Sepiolita pariente de atapulguita comportamientoparecido, tiene ventajas a temperatura muy altas
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• Perforación con lodos arcillosos hastapenetración formaciones blandas, aguas salinasy/o grandes profundidades requieren lodospropiedades especiales tipos especiales dearcillas
• Arcilla especial más usada bentonita deWyoming montmorillonita Na rendimientos
100 bbl/ton, 5% suficiente para viscosidad deseada muy alta resistencia y baja permeabilidad de“filter cake ”
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• Bentonitas de Wyoming
alta viscosidadalta tixotropía de suspensiones arcilla-agua a muy bajoscontenidos de arcillafácil dispersibilidad en láminas, con dimensiones arealesrelativamente muy amplias
dispersa en número relativamente más grande de láminasgrandes y delgadas
• Atapulguita propiedades tixotropicas moderadas
pérdida de agua muy altarendimiento cerca 100 bbl/ton en agua dulce similar bentonitasde Wyoming y mayor que montmorillonitas en aguas altamentesalinas
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• Lodos con atapulguita pequeñas variaciones deviscosidad y resistencia grandes variaciones en
contenido electrolítico
presencia de falsos canalesa través agregados iones Na penetran y tienen unpequeño efecto en características de suspensión
• Partículas alargadas y atadas de atapulguita y
sepiolita forman alfombra irregular en paredes depozo agua penetra fácilmente, alta permeabilidad partículas amarradas por átomos de O2 lazobastante fuerte evitando separarse fácilmente
• Ilita, clorita y caolinita
dispersibilidad relativamentepobre valores rendimiento relativamente bajos ygeneralmente valores menores para uso en fluidos tipos pobremente organizados y presencia gruposaleatorios capas mixtas asociadas pueden mejorarpropiedades
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LAS ARCILLAS EN LOSREGISTROS DE POZO
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• Registro de pozo obtener información:litologíaporosidadpermeabilidadcontenido fluido formaciones penetradas
depende de atributos eléctricos,radioactivos o químicos de formaciones, fluidosintersticiales, fluidos en pozo y/o su combinación
• Min. arc. juegan papel permeabilidad deformaciones, además capacidad adsortiva ycomponentes ionizables
• Orden descendente de magnitud (diferencia depotencial) montmorillonita, ilita y caolinita
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• Efecto min. arc. en propiedades eléctricas de
reservorios
relacionado con capacidad del catiónintercambiable por unidad de volumen poroso cuando aumenta se espera que curva S-P aumentey R disminuya
• Arenas ilíticas muestran bajas resistividades apesar de saturación de aceite y gas
• Formaciones con muy bajas permeabilidades
muestran alta resistividad
• Shales marinos presentan resistividades más bajasque shales no marinos
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• Carácter min. arc. ejerce influencia importante enregistros eléctricos:
Min. arc. capacidades adsortivas de electrolitos(montmorillonitas, vermiculitas y en menor gradosepiolitas-paligorsquitas) espera curvas S-P yconductividad relativamente altas relativa abundancia
de cationes que pueden disociar interfase min. arc.-agua
Min. arc. como ilita y clorita capacidad adsortivamoderada a baja y cationes en intercapas se esperarindan valores variables de S-P y R
Caolinita y haloisita capacidad adsortiva muy baja ysin cationes intercapas de potencial ionizable seespera rindan valores uniformemente bajos de S-P y R
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• Registros gamma-ray
dependen radioactividad odesintegración espontánea elementos químicoscontenidos en formación geológica
• Registro neutrón
usado principalmente paradeterminar presencia de hidrógeno relacionado conagua, hidrocarburos e hidroxilos de min. arc.
• Todas las arcillas contienen hidroxilos y en algunoscasos el agua no se espera diferencia muy grandeefecto de diversos min. arc. en registro neutrón
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• Registros químicos registro continuovariaciones capacidad intercambio catiónico conprofundidad
• Capacidad de intercambio de catiónico propiedad de min. arc. varía con identidad delmineral registro de esta capacidad = registro demineral arcilloso
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