{"id":29061,"date":"2020-05-05T09:41:57","date_gmt":"2020-05-05T09:41:57","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/hematita-en-aplicaciones-de-perforacion-petrolifera\/"},"modified":"2021-05-03T11:54:08","modified_gmt":"2021-05-03T11:54:08","slug":"hematita-en-aplicaciones-de-perforacion-petrolifera","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/es\/hematita-en-aplicaciones-de-perforacion-petrolifera\/","title":{"rendered":"Hematita en aplicaciones de perforaci\u00f3n petrol\u00edfera"},"content":{"rendered":"

\n\tHematita en aplicaciones de perforaci\u00f3n de petr\u00f3leo<\/b>\n\t<\/h1>\n\t

La hematita es un mineral utilizado en la industria de extracci\u00f3n de petr\u00f3leo como componente en fluidos de perforaci\u00f3n. Los fluidos de perforaci\u00f3n a menudo son a base de agua o aceite y la adici\u00f3n de hematita -que al igual que los \u00f3xidos de manganeso y la barita- contribuyen a una densidad creciente en el fluido.<\/p>\n

Esto es particularmente \u00fatil ya que las funciones principales del fluido de perforaci\u00f3n son mantener la presi\u00f3n hidrost\u00e1tica en el sitio de perforaci\u00f3n (para evitar que los fluidos de formaci\u00f3n entren en el agujero), para llevar a cabo esquejes de perforaci\u00f3n y para mantener la broca fr\u00eda y relativamente libre de contaminantes durante el proceso de perforaci\u00f3n. Los fluidos de perforaci\u00f3n evitan los estallidos.<\/p>\n

Los fluidos de perforaci\u00f3n m\u00e1s comunes en las operaciones de extracci\u00f3n de petr\u00f3leo son el barro a base de aceite (OBM) y el barro a base de agua (WBM). En estos \u00abmuds\u00bb, el componente m\u00e1s importante es la arcilla bentonita, mezclada con aceite o agua, complementada con los aditivos deseados(1). La hematita es un aditivo, y se describe como un agente de ponderaci\u00f3n. ‘Mud’ es un t\u00e9rmino com\u00fanmente utilizado para describir fluidos de perforaci\u00f3n, debido a que las arcillas son el componente m\u00e1s grande en una gran proporci\u00f3n de fluidos de perforaci\u00f3n.<\/p>\n

Los fluidos de perforaci\u00f3n son esenciales en la exploraci\u00f3n petroqu\u00edmica, ya que permiten la perforaci\u00f3n eficiente a las profundidades objetivo para alcanzar el dep\u00f3sito de petr\u00f3leo y\/o gas. La extracci\u00f3n de petr\u00f3leo moderna ser\u00eda casi imposible sin fluidos de perforaci\u00f3n(2). Durante la perforaci\u00f3n, se miden cinco factores clave en el barro para asegurar el \u00e9xito continuo: reolog\u00eda, densidad, p\u00e9rdida de fluidos, contenido de s\u00f3lidos y propiedades qu\u00edmicas. La hematita, como agente de ponderaci\u00f3n, se ocupa principalmente del contenido de densidad y s\u00f3lidos; as\u00ed como la reolog\u00eda.<\/p>\n\t\t\t\t\"plataforma\n

\n\tIntroducci\u00f3n a los agentes de ponderaci\u00f3n\n\t<\/h2>\n\t

Los agentes de ponderaci\u00f3n se a\u00f1aden al fluido de perforaci\u00f3n para permitir la modulaci\u00f3n y optimizaci\u00f3n de un fluido de perforaci\u00f3n para una aplicaci\u00f3n en particular, por ejemplo a trav\u00e9s de ciertos tipos de roca dura, o a profundidades extremas. A menudo se utilizan para mantener los niveles de densidad en el fluido, aliviando las altas presiones de formaci\u00f3n y asegurando una consistencia en el desplazamiento de lodo y otros desechos. Como regla general, cuanto m\u00e1s profundo sea el aburrido, m\u00e1s pesador se requiere.<\/p>\n

\n\tBarita y Manganeso\n\t<\/h3>\n\t

La barita, de la palabra griega barus<\/em> que significa ‘pesado’, es el aditivo m\u00e1s utilizado en la perforaci\u00f3n de petr\u00f3leo como agente de ponderaci\u00f3n(3), y es un mineral que consiste en sulfato de bario. Debido a su alta gravedad espec\u00edfica de 3,9 a 4,4 g\/cm3,<\/sup>es un agente de pesaje ampliamente utilizado. El uso de barita no est\u00e1 exenta de problemas, sin embargo el hundimiento de Barita es un fen\u00f3meno por el cual los s\u00f3lidos en suspensi\u00f3n en el fluido caen de la suspensi\u00f3n y se asientan a altas temperaturas y presiones(4), causando problemas con la perforaci\u00f3n continua y una eventual interrupci\u00f3n de las operaciones. El hundimiento de barita se puede aliviar parcialmente mediante la adici\u00f3n de ilmenita y otros minerales de \u00f3xido met\u00e1lico. Adem\u00e1s, la demanda de barita supera con creces la producci\u00f3n. Por lo tanto, es imperativo que se identifiquen materiales de ponderaci\u00f3n alternativos.<\/p>\n

Los compuestos de manganeso, el \u00f3xido de manganeso(ii) y ii), derivados del mineral de hausmanita, tambi\u00e9n se utilizan ampliamente como agentes de ponderaci\u00f3n. Debido a su capacidad para formar part\u00edculas esf\u00e9ricas peque\u00f1as, los \u00f3xidos de manganeso representan el desaf\u00edo de una mayor p\u00e9rdida de part\u00edculas a altas temperaturas, lo que requiere pasos adicionales para negar(5).<\/p>\n\t\t\t\t\"hematita\n

\n\tHematites\n\t<\/h2>\n\t
\n La hematita (\u00f3xido<\/a>
\n<\/u> de hierro rojo) es un \u00f3xido y mineral de hierro, que lleva la f\u00f3rmula qu\u00edmica Fe2<\/sub>O3,<\/sub>y una dureza de 5,5 a 6,5 en la escala Mohs. Su uso principal es como fuente de hierro para la producci\u00f3n de ese metal y de acero. Debido a su dureza, alta pureza natural, abundancia y bajo precio, la hematita ha encontrado usos crecientes en campos retirados de la fundici\u00f3n, como la producci\u00f3n y exploraci\u00f3n de petr\u00f3leo y gas, como parte de los fluidos de perforaci\u00f3n.\n

En comparaci\u00f3n con la barita, la hematita goza de ventajas como una gravedad espec\u00edfica m\u00e1s alta, una mayor solubilidad en medios \u00e1cidos y una tasa de desgaste general m\u00e1s baja – esta \u00faltima debido a su dureza. Una de las afirmaciones principales de la hematita como una mejora sobre la barita, aparte de su naturaleza abundante, es que tiene una gravedad espec\u00edfica m\u00e1s alta de 4.9 a 5.3 g\/cm3<\/sup>(6)Debido a esto, las empresas de perforaci\u00f3n pueden utilizar menos hematita en sus soluciones de barro que la barita, y lograr los mismos resultados. Esto resulta en un menor costo para ponderar el barro, y menos part\u00edculas s\u00f3lidas dispersas a trav\u00e9s del barro. La hematita es adem\u00e1s considerada como una buena opci\u00f3n para los usos de perforaci\u00f3n, ya que es incre\u00edblemente pura y libre de contaminantes como extra\u00eddo. Adem\u00e1s, un mejor rendimiento en t\u00e9rminos de una menor necesidad de diluci\u00f3n, una mayor tasa de penetraci\u00f3n y una mayor capacidad de tolerancia a s\u00f3lidos son otras cualidades asociadas con la hematita como agente de ponderaci\u00f3n para aplicaciones de perforaci\u00f3n(7). El uso principal de Hematite como agente de perforaci\u00f3n en la exploraci\u00f3n petrolera est\u00e1 en la perforaci\u00f3n profunda(8).<\/p>\n\t\t\t\t\"polvo\n\t\t\t\t\"polvo\n

\n\tHematita en lodo a base de aceite\n\t<\/h3>\n\t

Los OOB se caracterizan por tener una fase continua a base de aceite, con agua en una fase dispersa junto con otros aditivos como emulsionantes y gelantes.<\/p>\n

La humectaci\u00f3n es una preocupaci\u00f3n para la perforaci\u00f3n de OBM. La humectaci\u00f3n es donde el agua se adhiere a los s\u00f3lidos en el barro, ya sea los agentes de ponderaci\u00f3n o de otra manera. Los materiales propensos a la humectaci\u00f3n pueden hacer que el exceso de agua llegue a la zona de perforaci\u00f3n, lo que puede resultar en aglutinamiento de los s\u00f3lidos, lo que conduce a graves ineficiencias en el proceso de perforaci\u00f3n y la degradaci\u00f3n potencial de la broca. La hematita se caracteriza como un material de baja humectaci\u00f3n, por lo que el uso de este sobre otros materiales de ponderaci\u00f3n garantizar\u00e1 una humectaci\u00f3n menos(9).<\/p>\n

\n\tHematita en lodo a base de agua\n\t<\/h3>\n\t

En aplicaciones WBM, los lubricantes se utilizan a menudo para garantizar una perforaci\u00f3n de alta eficiencia y para reducir la fricci\u00f3n y el desgaste causados por s\u00f3lidos, incluidos agentes de pesaje como la hematita. Se ha encontrado que una adici\u00f3n de 1 por volumen de surfactante a la mezcla de barro era suficiente para reducir los coeficientes de fricci\u00f3n en 60 – aumentando la longevidad de la broca(10). En escenarios DE WBM, la hematita se puede utilizar en cantidades de hasta 20 en peso, con una disminuci\u00f3n notable en la sedimentaci\u00f3n en relaci\u00f3n con el borita debido al alto contenido de \u00f3xido de hierro(11).<\/p>\n

\n\tHematita y reolog\u00eda\n\t<\/h3>\n\t

La reolog\u00eda se refiere al flujo de materia, y particularmente en el espacio de perforaci\u00f3n, el flujo pl\u00e1stico de s\u00f3lidos (esto no debe confundirse con los pl\u00e1sticos como materia)l. El flujo pl\u00e1stico es un movimiento proporcional a una fuerza aplicada, y espec\u00edficamente en la exploraci\u00f3n del petr\u00f3leo, una forma o cambio de fase resultante de dicha fuerza. Las propiedades reol\u00f3gicas se ven profundamente afectadas por la presencia de materiales s\u00f3lidos, y por lo tanto a\u00f1adir hematita a un fluido tendr\u00e1 un impacto en su rendimiento reol\u00f3gico. El tama\u00f1o de las part\u00edculas es crucial (no m\u00e1s de 25 m, pero a menudo mucho menos)(12). A trav\u00e9s de m\u00faltiples estudios, la hematita ha producido valores de densidad m\u00e1s altos, mejor capacidad de gelificante y mayor viscosidad pl\u00e1stica que la barita(13), especialmente a profundidades de mandrinado profundas. Estas cualidades son continuas con exitosos proyectos de perforaci\u00f3n de profundidad a largo plazo, lo que permite agujeros de perforaci\u00f3n estables.<\/p>\n\t\t\t\t\"cabezal\n\t\t\t\t\"Perforaci\u00f3n\"\n

\n\tHematita, fluidos de perforaci\u00f3n y medio ambiente\n\t<\/h3>\n\t

La perforaci\u00f3n de petr\u00f3leo no se conoce como la actividad m\u00e1s respetuosa con el medio ambiente. La propia hematita no es t\u00f3xica, pero se debe tener cuidado para no liberar demasiado fluido de perforaci\u00f3n, particularmente en ambientes marinos, especialmente si es del tipo OBM. La barita se describe como no t\u00f3xica s\u00f3lo debido a su insolubilidad en agua. Al igual que con todos los procesos industriales, la reducci\u00f3n de la cantidad de cualquier material utilizado es ventajosa – los residuos de perforaci\u00f3n son el segundo flujo de residuos m\u00e1s grande que se origina en la exploraci\u00f3n(14). El uso de hematita en lugar de barita o manganeso puede ayudar en esto debido a la densidad m\u00e1s alta antes mencionada por lo tanto menor requisito de masa.<\/p>\n

\n\tConsideraciones al usar hematita en fluidos de perforaci\u00f3n\n\t<\/h3>\n\t

La hematita es un material significativamente m\u00e1s duro que la barita. Como tal, la hematita puede causar desgaste en la broca y la columna en situaciones de perforaci\u00f3n a largo plazo, adem\u00e1s de a altas presiones. Las investigaciones han demostrado que la disminuci\u00f3n del tama\u00f1o de las part\u00edculas de hematita, y la garant\u00eda de un rango estrecho de tama\u00f1os de part\u00edculas, causa un efecto positivo en la erosi\u00f3n de la broca, es decir, menos erosi\u00f3n con el tiempo, con plazos comparables a la barita(15). Se ha propuesto que la hematita es s\u00f3lo un reemplazo suficiente para la barita si se fresa finamente a un tama\u00f1o no superior a 25 m(16).<\/p>\n

Debido a las propiedades ventajosas de la hematita, la barita y el manganeso, en algunas situaciones se utiliza una combinaci\u00f3n de estos materiales como materiales de ponderaci\u00f3n. Por ejemplo, una operaci\u00f3n de perforaci\u00f3n puede querer aprovechar la longevidad y dureza de la hematita, la amplia inercia de la barita y las propiedades de oxidaci\u00f3n del tetr\u00f3xido de manganeso(17) para proporcionar una fase de ponderaci\u00f3n gratuita en el barro adecuado para la composici\u00f3n local de sedimentos de roca\/tetr\u00f3xido(18).<\/p>\n\t\t\t\t\"hematita\n\t\t\t\t\"Perforaci\u00f3n\"\n

\n\tResumen\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • Hematita se est\u00e1 convirtiendo r\u00e1pidamente en una opci\u00f3n popular como agente de ponderaci\u00f3n en fluidos de perforaci\u00f3n para aplicaciones de producci\u00f3n en el sector del petr\u00f3leo y el gas<\/li>\n
  • Utilizado tanto en fluidos de barro a base de aceite como a agua, la hematita proporciona propiedades reol\u00f3gicas mejoradas, y una gravedad espec\u00edfica m\u00e1s alta, lo que significa que menos de ella se puede utilizar en relaci\u00f3n con sus competidores para lograr el mismo resultado<\/li>\n
  • La hematita es valorada por ser muy pura en el punto de ser minada y muy dura, adem\u00e1s de ser econ\u00f3micamente atractiva<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"polvo\n\t

    Referencias<\/strong><\/p>\n

    1 G. R. Gray et al.<\/em>, Componentes de fluidos de perforaci\u00f3n, en Composici\u00f3n y propiedades de fluidos de perforaci\u00f3n y finalizaci\u00f3n,<\/em>7a ed., Elsevier, Cambridge, MA, Estados Unidos, 2017<\/p>\n

    2 J. M. Davies y P. F. Kingston, Fuentes de Disturbios Ambientales asociados con desarrollos de petr\u00f3leo y gas en alta mar, Recursos de petr\u00f3leo y gas del Mar del Norte – Impactos y respuestas ambientales,<\/em>Elsevier, Londres, 1992<\/p>\n

    3 M. E. McRae, Barite 2016 Materials Yearbook<\/em>, United States Geological Survey, Washington DC, 2016<\/p>\n

    4 A. Mohamed et al<\/em>., Sostenibilidad<\/em>, 2009<\/strong>, 11, 5617<\/p>\n

    5 A. M. Al Moajil et al.<\/em>, Evaluaci\u00f3n de dispersantes para fluidos de perforaci\u00f3n basados en tetra\u00f3xido<\/em>de manganeso , en: IADC\/SPE Asia Pacific Drilling Technology Conference and Exhibition<\/em>, Tianjin, 2012<\/p>\n

    6 J. P. Rupert et al.<\/em>, The Effects of Weight Material Type and Mud Formation on Penetration Rate Using Invert Oil Systems<\/em>, en: SPE Annual Technical Conference<\/em>, San Antonio, TX, United States, 1981<\/p>\n

    7 J. Tovar et al.<\/em>, An Improved Hematite for Drilling Fluids<\/em>, en: SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference,<\/em>Caracas, 1999<\/p>\n

    8 S. D. Ukeles y B. Grinbaum, Fluidos de perforaci\u00f3n<\/em>, en: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology<\/em>, 5a ed., Wiley, Weinheim, Alemania, 2000<\/p>\n

    9 J. T. Cline et al.<\/em>, Preferencias de humectabilidad de los minerales utilizados en fluidos<\/em>de perforaci\u00f3n a base de petr\u00f3leo , en: SPE International Symposium on Oilfield Chemistry<\/em>, Houston, 1989<\/p>\n

    10 J. M. Gonz\u00e1lez et al.<\/em>, Coloides y superficies A: Physicochem. Eng. Asp.<\/em>, 2011<\/strong>, 391, 216<\/p>\n

    11 P. Ranjan y A. Dutta, Int. J. Dev. Res<\/em>., 2017<\/strong>, 7, 16806<\/p>\n

    12 P. Xu et al.<\/em>, R. Soc. Abra Sci.<\/em>, 2018<\/strong>, 5, 180358<\/p>\n

    13 P. O. Ogbeide y S. A. Igbinere, FUTOJNLS<\/em>, 2016<\/strong>, 2, 68<\/p>\n

    14 S. I. Onwukwe y M. S. Nwakaudu, Int. J. Env. Sci. Dev.<\/em>, 2012<\/strong>, 3, 252<\/p>\n

    15 G. Quercia et al.<\/em>, Wear<\/em>, 2009<\/strong>, 266, 1229<\/p>\n

    16 A. Tehrani et al.<\/em>, Alternative Drilling Fluid Weighting Agents: A Comprehensive Study on Ilmenite and Hematite<\/em>, in: IADC\/SPE Drilling Conference and Exhibition<\/em>, Fort Worth, TX, United States, 2014<\/p>\n

    17 A. M Al Moajil et al.<\/em>, Eliminaci\u00f3n de la torta filtrante formada por fluidos<\/em>de perforaci\u00f3n a base de tetra\u00f3xido de manganeso , en: Simposio Internacional SPE y Exposici\u00f3n sobre Control<\/em>de Da\u00f1os en la Formaci\u00f3n , Lafayette, LA, Estados Unidos, 2008<\/p>\n

    18 Patente de los Estados Unidos US6248698B1, 1999, expir\u00f3<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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