Jefferson 4 pasantía UCV.pdf

7/25/2019 Jefferson 4 pasanta UCV.pdf

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Elaboracin del manual de trabajo del

equipo Zetasizer nano y su aplicacin

en la industria petrolera

Tutor Industrial: Dayana Licn Br. Jefferson Escobar

Tutor Acadmico: Patricia Lugo C.I.: 18.557.715

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Universidad Central de Venezuela

Facultad de Ciencias

Escuela de Qumica

Departamento de Geoqumica

Pasantas en Geoqumica


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Puntos a tratar

Introduccin.

Objetivos.

Marco terico.

Metodologa. Interpretacin de resultados.

Conclusiones.

Recomendaciones.

Bibliografa.

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Introduccin

Entender la qumica de las arcillas es muy importante en lo que se refiere a la interaccinde los fluidos en el yacimiento lo que afecta la estabilidad del pozo.

Las arcillas son considerados partculas coloidales y presentan una carga superficialnegativa ocasionando as el fenmeno de adsorcin.

Mecanismo de adsorcin en la interfase slido/liquido :

Floculacin.

Coagulacin.

Dispersin.

Agregacin.

El potencial Zeta controla el comportamiento del coloide.

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Objetivos

Objetivo general

Elaborar un manual de trabajo para el equipo Zetasizer nano y su aplicacin en laindustria petrolera.

Objetivos especficos

Documentar la informacin relacionada al manejo y uso del equipo Zetasizernano.

Identificar las aplicaciones del equipo relacionada al mbito petrolero.

Evaluar el efecto del pH, temperatura y fuerza inica en el Potencial Z para lasarcillas (Montmorillonita Na-Ca-Fe).

Determinar la estabilidad de cada arcilla (Montmorillonita Na-Ca-Fe).

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Marco terico

ColoidesSon suspensiones formadas por dos o ms fases, una de las cuales

es continua y la otra discontinua, considerndose como un sistema

heterogneo.

Propiedades de los coloidesSu dimetro oscila entre 10 nm a 10 micras.

Son sistemas naturalmente estables.

Carga elctrica.Movimiento browniano.

Adsorcin.

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Se debe a la gran cantidad de superficie que existe en estos sistemas

ocasionando cierta tendencia a la agregacin (estabilidad).

Fuerzas de Van der Waals.

Fuerzas electrostticas

Fuerzas antrpicas o estricas

Estabilidad de los coloides

Fuerza entre partculas coloidales

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Prdida de la estabilidad coloidal

Asociacin de las partculas

Agregacin

PrecipitacinFloculacin

Sedimentacin

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Son aluminosilicatos hidratados formadospor hidrlisis natural de los feldespatos.Presentan un tamao que oscilan entre10nm-10um.

Tetraedro (Si-O) / Octaedro (Si-O).

Sustituciones atmicas por aluminio,magnesio, hierro, entre otros.

MONTMORILLONITA

Capa octadrica (4O y 2(OH) rodeando a

un catin).Capas tetradricas (Parte del Siliciosustituido por Aluminio).

Relacin 2:1 y su capacidad de Expansin.

Arcillas

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Es la capacidad de cambiar fcilmente los iones de los espacios interlaminares,por otros existentes en las soluciones envolventes.

Capacidad de intercambio catinico

Mineral CIC (meq/100g)

Caolinita 3-5

Halloisita 10-40

Illita 10-50

Clorita 10-50

Vermiculita 100-200

Montmorillonita 80-200

Sepiolita-paligorskita 20-35

Tomado del (Garca R y Suarez B. Arcillas, propiedades y usos Universidad de Salamanca (2004)

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Capacidad de Hinchamiento

La adsorcin de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia

la separacin de las lminas dando lugar al hinchamiento.

Dao a la formacin

Cementacin

Acidificacin

Fracturamiento

Migracin de fino

Taponamiento de Pozo

Sensibilidad de la arcilla

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Potencial Z

Es una medida que indica el potencial requerido para penetrar la capa deiones circundante en la partcula y poder desestabilizarla.

Permite controlar su comportamiento

Punto isoelctrico

Estable en valores < 30mV y > -30mV

Indica la carga superficial de la partcula

Mide la estabilidad de las partculas

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Considerar

1. Valores mayores a

30 mV (Estable)

2. Valores entre 30 y

-30 mV (Inestable)

3. Valores menores a

-30 mV (Estable)

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Doble Capa

Capa Stern: Capa de contra-iones que

se encuentran alrededor del coloide.

Capa Difusa: Es formada por la

repulsin que ocasiona la capa stern a

otros contra-iones que presenta una

atraccin hacia el coloide.

Capa doble: Capa Stern + Capa Difusa

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Factores que afectan el Potencial Z

pH.

Temperatura.

Fuerza inica.

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Potencial Z

Arcillas Alimenticio

Tratamiento deaguas residuales

Industria

Farmaceutica

Aplicaciones del Potencial Z

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Zetasizer Nano

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Movilidad electrofortica

Potencial zeta

Tamao de partcula

Peso molecular

Ofrece:

Alta sensibilidad

Exactitud

Precisin

Zetasizer Nano

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Caractersticas

Porta muestra (Celdas)Control de temperatura

Tecnologa de ltimageneracin M3-PALS

Acoplamiento con otrosequipos

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Celdas y Cubetas

Cubeta de polietileno Tamao de partcula Peso molecular Potencial Z

Cubeta de Cuarzo Tamao de partcula, Peso molecular Potencial Z

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Celda capilar Potencial Z (60C)

Tamao de partcula

Solo muestra acuosa

Celda DipSolo mide Potencial Z

Muestras acuosa y no acuosa

Celdas y Cubetas

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Turbiscan Lab

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Consiste en medir la luz en transmisin (T) y Reflexin (BS), en funcinde la altura para detectar el cambio de tamao de partcula.

Permite medir la estabilidad de las partculas, considerando el tiempo

de sedimentacin.

Turbiscan Lab

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Turbiscan Lab

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Metodologa

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Parmetros utilizados en los anlisis de las

arcillas

Temperatura (25C, 50C y 60C)

pH (HCl/NaOH 0.05 M)

Fuerza inica (Agua de Formacin / Desionizada)

Celda Capilar

Agua de formacin LAG-3051

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Montmorillonita de Na 0,1gMontmorillonita de Ca 0,1gMontmorillonita de Fe 0,1g

1000 ml Agua desionizada1000 ml Agua de formacin

Variando la temperatura

Variando el pHVariando la presencia de iones

Metodologa Zetasizer Nano

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Agua Desionizada Agua de Formacin


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Montmorillonita Na, Ca y Fe en agua de formacin


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Metodologa Turbiscan Lab

Montmorillonita de NaMontmorillonita de Ca

Montmorillonita de Fe

Variando Temperatura (25,50, 60C)

pH 2 y pH12Agua de Formacin

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Metodologa Turbiscan Lab

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Resultados Potencial Z

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Gerencia Departamental de investigacin
http://l/LE%C3%93N%20GONZ%C3%81LEZ/Mis%20documentos/FORMATOS%2024-02-2006/MAPA%20MARACAIBO.ppthttp://l/LE%C3%93N%20GONZ%C3%81LEZ/Mis%20documentos/FORMATOS%2024-02-2006/MAPA%20MARACAIBO.ppt


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0 2 4 6 8 10 12 14

PotencialZ

pH

Montmorillonitade calcio a 25C

Montmorillonitade Hierro a 25C

Montmorillonitade Sodio a 25C

Montmorillonita (Ca, Na, Fe) en agua desionizada

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P

otencialZ

pH

Montmorillonita (Na, Ca, Fe) en agua de formacin

Montmorillonita deCalcio a 25C

Montmorillonita deHierro a 25C

Montmorillonita deSodio a 25C

Gerencia Departamental de investigacin

Es tr atgica en Exp lo racin (EYIE)

Efecto del pH

Fig. 1 Montmorillonita (Na, Ca, Fe) en

agua desionizada

Fig. 2 Montmorillonita (Na, Ca, Fe) enagua de formacin

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http://l/LE%C3%93N%20GONZ%C3%81LEZ/Mis%20documentos/FORMATOS%2024-02-2006/MAPA%20MARACAIBO.ppthttp://l/LE%C3%93N%20GONZ%C3%81LEZ/Mis%20documentos/FORMATOS%2024-02-2006/MAPA%20MARACAIBO.ppthttp://l/LE%C3%93N%20GONZ%C3%81LEZ/Mis%20documentos/FORMATOS%2024-02-2006/MAPA%20MARACAIBO.ppt


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Efecto de la Temperatura

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0

0 5 10 15

PotencialZ

pH

Montmorillonita de Sodio en agua desionizada

Montmorillonitade Na a 25C

Montmorillonitade Na a 50 C


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0

0 5 10 15

PotencialZ

pH

Montmorillonita de Calcio en agua desionizada

Montmorillonitade Ca a25C

Montmorillonitade Ca a 50C


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PotencialZ

pH

Montmorillonita de Hierro en agua desionizada

Montmorillonitade Fe a 25C



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PotencialZ

pH

Montmorillonita de Sodio en agua de formacin



Montmorillonitade Na 60C

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PotencialZ

pH

Montmorillonita de Calcio en agua de formacin




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PotencialZ

pH

Montmorillonita de Hierro en agua de formacin

Montmorillonita de Fe a25C

Monmorillonita de Fe a50C

Montmorillonita de Fe a60C

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Fuerza Inica

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Agua de Formacion a 25C Agua Desionizada a 25C

Potencial Z del la Mont. de Fe Vs pH y Temperatura

pH

PotencialZ

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Agua de Formacin a 25C Agua Desionizada a 25C

Potencial Z de la Mont. de Ca Vs ph y Temperatura

pH

PotencialZ

-40

-35

-30

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-20

-15

-10

-50 0 2 4 6 8 10 12 14

Agua de Formacin a 25C Agua Desionizada

Potencial Z de la Mont de Na Vs ph y Temperatura

pH

PotencialZ

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Resultados Turbiscan Lab

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Montmorillonita de Na a pH 2,45 y T 25C en agua de Formacin

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Montmorillonita de Ca a pH 2 y T 25C en agua de Formacin

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Montmorillonita de Fe a pH 2,37 y T 25C en agua de Formacin

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Conclusiones Se realiz el manual de trabajo para el uso y manejo del equipo Zetasizernano.

Se identificaron las aplicaciones del equipo relacionada al ambito petrolero.

Se evaluo el efecto del pH, temperatura y fuerza ionica.

Se determino la estabilidad de las arcillas.

No se observo cambio significativo en el Potencial Z al variar la temperaturapara cada arcilla tanto en agua desionizada y agua de formacin.

Las arcillas (Montmorillonita Na y Ca),son inestables a pH cido y bsico enagua de formacin.

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Recomendaciones

Realizar Microscopia Electrnica de Barrido antes y despus de cadaanlisis.

Medir el Potencial Z variando la fuerza inica agregando un solo ion a la vez.

Medir el Potencial Z a diferente tiempo de digestin de la arcilla.

Realizar mediciones del Pz a temperatura superior de 60C.

Variar el agente de acidez y basicidad para realizar el barrido de pH.

Determinar el peso molecular y tamao de partcula, para observar su

cambio a medida que vara el Pz.

Con respecto al equipo se recomienda variar el pH de forma manual y no

automtica cuando se requiere pequeos cambio de pH.

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61/70

Bibliografa Artigas Duran et al., Propiedades Fisico-Quimia de los suelos Ing.

Avedao J. 2008. Influencia del pH en la adsorcin de surfactantes catinico sobrediversas superficies rocosas.

Bustamante, M. Oswaldo, (2002) Beneficio y flotacin de minerales en mineralesindustriales. MEDELLN: Instituto de Minerales CIMEX, Facultad de Minas.

Casanova E. Introduccin a la ciencia del suelo 2005.

Galindo C. e Indriago J., Influencia de los Fluidos de Competicin en el ndice deProductividad de la Arena SJ-A del Campo San Joaqun Distrito Gas Anaco Trabajode Grado, Universidad de Oriente, Puerto La Cruz.

Garca R y Suarez B. Arcillas, propiedades y usos Universidad de Salamanca(2004)

Willis, Mitchell J. (1999), Advances in flotation technology. USA: Society for mining,metallurgy, and exploration, Inc. (SME) editado por Parekh, B.K. section 3.

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Hunter JR. (1993), Introduction to modern colloid science. OxfordUniversity

Press, New York Manfredini T. et al Applied Clay Science,5 (1990) pg. 193.

Marisa Roza R. Astudillo G. .Mecanismo y velocidad de disolucin deMontmorillonita en soluciones de electrolitos inerte. Influencia del pH yTemperatura. 2004).

Prez F. y Urrea M. Universidad politcnica de Cartagena 2011 Abastecimientode aguas (coagulacin y floculacin).

Prez F. y Urrea M. Abastecimiento de aguas, Universidad Politcnica deCartagena.

Prieto A., tecnologa Aplicada a los fluidos de perforacin CIED febrero 1997).

RAMOS L., BLAS G. Trabajo especial de grado, estudio de la mojabilidad y angulode contacto en sistema de crudos, solidos/fluidos.

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Bibliografa


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Salas R. Fluidos de Perforacin; Universidad de Oriente.)

Sandoval L. et al. Potencial zeta como herramienta para determinar laaglomeracin de las partculas en la reduccin del volumen del lodo a disponer.

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Bibliografa


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Gracias por su atencin

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T (C )/ pH 2,11 4 5,9 8,37 10,2 12

25C -14,1 -20,3 -23,4 -23,8 -24,6 -26,1

50C -6,76 -16,3 -19,1 -21 -18,7 -20,3

60C -8,1 -20,4 -19,6 -20,2 -20 -19,5

Tablas

Montmorillonita de Hierro en Agua de Formacin

T (C )/ pH 3,12 4,2 6 8,54 10,14 11,92

25 -26,2 -25,2 -23,1 -20,9 -20,7 -24,7

50 -21,7 -17,9 -18,1 -17 -17,8 -20,1

60 -20,7 -17,3 -17,9 -18,4 -21,7 -----

Montmorillonita de Hierro en Agua Desionizada

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T(C)/pH 3,7 6,4 7,8 9,4 10,17 12

25 -32,1 -30,4 -25,9 -25,8 -32,1 -30,7

50 -27,8 -24 -20,6 -20,8 -27,4 -24,960 -27 -21 -19 -20,1 -26 -25,2

Montmorillonita Sodio en agua desionizada

T (C )/ Ph 2,24 4 6,24 8,38 10,48 12

25 -26,4 -32,3 -29,5 -28,3 -26,5 -8,02

50 -22,4 -23,1 -24,4 -26,5 -20,1 -7,25

60 -26,9 -22,5 -27,9 -29 -18,5 -9,76

Montmorillonita de Sodio en Agua de Formacin

Tablas

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Tablas

Montmorillonita de Sodio en Agua de Formacin

Montmorillonita Sodio en agua desionizada

T (C )/ Ph 2,4 4 6,13 8,36 10,2 11,5

25 -21,6 -23 -24,3 -24,7 -27,4 -16,3

50 -18,2 -20,6 -22 -22,6 -21,3 -11,8

60 -19,7 -22 -26,4 -15,8 -19 -10

T (C )/ Ph 2,63 4 6,64 7,9 10,6 12

25 -29,4 -23 -25,4 -24 -35,3 -33,1

50 -24,3 -16,1 -14,7 -19,5 -27,2 -26,4

60 -22,8 -16,6 -16 -18,3 -28 -28,3

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Montmorillonita de Hierro en Agua de Formacin y Agua Desionizada

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Potencial Z del la Mont.de Fe Vs pH y Temperatura

pH

PotencialZ

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Potencial Z de la Montmorillonita de Fe Vs pH y

pH

PotencialZ

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Potencial Z de la Montmorillonita de Fe Vs pH y Temperatura

pH

Pote

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Montmorillonita de Calcio en Agua de Formacin y Agua Desionizada

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Potencial Z de la Montmorillonita de Ca Vs pH y Temperatura

pH

PotencialZ

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Potencial Z de la Montmorillonita de Ca Vs PH y Temperatura

pH

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Potencial Z de la Montmorillonita de Ca Vs pH y Temperatura

pH

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Montmorillonita de Sodio en Agua de Formacin y Agua Desionizada

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Potencial Z de la Montmorillonita de Na Vs pH y Temperatura

pH

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Potencial Z de la montmorillonita de Na Vs pH y Temperatura

pH

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Potencial Z de la montmorillonita de Na Vs pH y Temperatura

pH

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