Potassium Ion & KCL In Drilling Fluid Test
Importancia del potasio en lodos
- El potasio (como KCl) se usa para inhibir arcillas (reduce hinchamiento y dispersión de montmorillonitas) y estabilizar formaciones;
- Niveles de K+ afectan intercambio iónico y compatibilidad con otros aditivos.
Métodos de medición
- Fotometría de llama, fotometría de absorción atómica o kits colorimétricos específicos para K+;
- medidores de iones selectivos (ISE) con electrodo selectivo para potasio.
Procedimiento tipo con ISE o colorimétrico
- Calibración con estándares de K+;
- tomar muestra filtrada;
- ajustar condiciones de matriz si es necesario;
- medir y leer concentración en mg/L o molaridad;
- corregir por dilución.
Interpretación y objetivos operativos
- Mantener concentración de KCl según formulación (por ejemplo 2–5% en soluciones inhibidoras típicas, aunque el valor exacto depende del diseño del lodo);
- Niveles Bajos indican necesidad de suplementar para control de arcillas;
- Niveles Altos pueden incrementar conductividad y riesgo de corrosión.
Ajustes y adición de KCl
- Añadir en solución madre para una disolución homogénea;
- registrar dosis y verificar aumento de K+ después de mezcla.
Precauciones y limitaciones
Interferencias por altas salinidades y presencia de Na+ o Ca2+ que pueden afectar lecturas;
necesidad de calibraciones frecuentes.
Prueba de Iones de Potasio (K+) y KCl en Fluido de Perforación
Es crucial monitorear y mantener la concentración de iones de Potasio (K+) en los sistemas de lodo base agua, ya que el Potasio se utiliza para la inhibición de esquistos y su concentración disminuye a medida que es absorbido por las formaciones arcillosas.
El método para determinar la concentración de K}^+$ se basa en la precipitación química. Se añade un exceso de Perclorato de Sodio a un volumen medido de filtrado de lodo para precipitar el Perclorato de Potasio. El volumen del precipitado compactado, después de la centrifugación, se convierte a concentración de KCl o K+ mediante una curva de calibración específica del sitio.
1. Equipo y Reactivos Esenciales
Para realizar la prueba se necesita el siguiente equipo:
Solución estándar de Perclorato de Sodio (150g por 100cm3 de agua desionizada).
Solución estándar de Cloruro de Potasio (14.0 g por 100 cm3 de agua desionizada).
Centrifugadora (manual o eléctrica) ajustada a 1,800 rpm.
Pipetas graduadas (1ml y 10ml).
Tubos de centrífuga graduados (10 ml).
Curva de Calibración de KCl.
2. Preparación de la Curva de Calibración
La curva debe prepararse en el sitio con los reactivos utilizados. Se genera graficando el volumen de precipitado (ml) contra la concentración de KCl (lb/bbl o ppb).
Pasos de Calibración (Ejemplo para 3.5 ppb KCl):
Añada 0.5 ml de la Solución estándar de KCl al tubo de centrífuga.
Diluya con agua desionizada hasta la marca de $7.0 \text{ ml}$ y agite. Esto equivale a una concentración de $3.5 \text{ ppb}$ $\text{KCl}$.
Añada $3.0 \text{ ml}$ de la Solución de Perclorato de Sodio. Se formará un precipitado blanco. No agite.
Centre la muestra y contrabalancee la centrífuga con un tubo lleno de agua.
Centrifugue a $1,800 \text{ rpm}$ durante $1$ minuto.
Lea el volumen del precipitado inmediatamente.
Repita estos pasos con diferentes concentraciones de KCl (desde 0.5ml hasta 5.5ml de solución estándar) para trazar la línea recta de la curva.
3. Medición de la Concentración de KCl en la Muestra
Una vez que la curva está lista, se mide la muestra de la siguiente manera:
Transfiera 7.0 ml de filtrado de lodo al tubo de centrífuga.
Añada 3.0 ml de Solución de Perclorato de Sodio. Se formará un precipitado blanco si hay K+. No agite.
Centre, contrabalancee y centrifugue a 1,800 rpm durante 1 minuto.
Lea el volumen del precipitado blanco.
Utilice el volumen de precipitado leído y la curva de calibración para determinar la concentración de KCl en la muestra.
Verificación: Agregue 2 o 3 gotas adicionales de Perclorato de Sodio después de centrifugar para confirmar que se ha precipitado todo el Potasio.
Ajuste del Volumen de Muestra (Para concentraciones altas):
Si la concentración de KCl es demasiado alta (p. ej., más de 18 ppb), se debe usar un volumen de filtrado menor (3.5 ml, 2.0ml o 1.0 ml) y diluir hasta 7.0 ml con agua desionizada antes de añadir el Perclorato de Sodio.
4. Cálculos y Conversiones
Cuando se utiliza un volumen de filtrado menor a 7.0 ml, la concentración de KCl del lodo se calcula con la siguiente fórmula:
Factores de Conversión para KCl:
La concentración de KCl en ppb se puede convertir a otras unidades:
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