1. Propiedades clave
La bentonita tiene una estructura laminar que le permite absorber grandes cantidades de agua, aumentando su volumen hasta 15 veces. Esto genera una suspensión coloidal con alta viscosidad y fuerza de gel, ideal para:
Transportar sólidos perforados.
Evitar sedimentación en zonas de bajo flujo.
Formar revoques de baja permeabilidad que sellan la formación.
Además, su carga negativa superficial le permite interactuar con otros aditivos y minerales, afectando la reología del sistema.
2. Tipos de bentonita
Existen dos tipos principales:
Bentonita sódica: de mayor capacidad de hinchamiento y mejor rendimiento reológico.
Bentonita cálcica: menos eficiente, requiere tratamiento con sodio para mejorar sus propiedades.
La bentonita sódica es la preferida en aplicaciones de perforación, aunque puede requerir prehidratación y ajuste del pH para maximizar su desempeño.
3. Preparación y tratamiento
Para lograr una hidratación óptima, se recomienda:
Usar agua dulce con pH entre 8.5 y 9.5.
Agitar vigorosamente durante al menos 20 minutos.
Evitar la presencia de sales o contaminantes que inhiban la expansión.
En sistemas dispersos, la bentonita se combina con lignosulfonatos o lignitos para controlar la viscosidad y mejorar la tolerancia a sólidos. En sistemas inhibidores, se usa junto con polímeros encapsulantes para proteger formaciones reactivas.
4. Dosificación y rendimiento
La cantidad de bentonita depende del tipo de sistema y las condiciones del pozo. En general:
15 a 25 lb/bbl para lodos viscosos.
5 a 10 lb/bbl como agente de suspensión.
Hasta 30 lb/bbl en barridos de limpieza.
Su rendimiento se mide en términos de viscosidad aparente, punto de cedencia y fuerza de gel. Una bentonita de buena calidad produce lodos con propiedades estables y bajo contenido de sólidos no deseados.
5. Consideraciones operativas
El uso excesivo de bentonita puede generar problemas como:
Alta viscosidad plástica.
Dificultad en la separación de sólidos.
Formación de revoques gruesos.
Bentonita en los Fluidos de Lodo de Perforación (Bentonite in Drilling Mud Fluids)
Este artículo ofrece una descripción detallada de la Bentonita, un componente fundamental en muchos fluidos de perforación.
Origen y Definición: El término proviene de Fort Benton, Wyoming. Geológicamente, se define como una arcilla formada por la alteración química de ceniza volcánica. Su mineral dominante es la esmectita (específicamente, montmorillonita), que le da sus propiedades coloidales únicas.
Clasificación y Variaciones:
Tipo de Catión: Se clasifica como Bentonita Sódica (alto intercambio de sodio) o Bentonita Cálcica (alto intercambio de calcio).
Rendimiento: La bentonita sódica (conocida como "Western" o "de Wyoming") es de "alto rendimiento" (high yield), lo que significa que una pequeña cantidad produce una gran viscosidad en agua dulce. La bentonita cálcica ("Southern") es de "bajo rendimiento".
Variabilidad: Las propiedades de la bentonita pueden variar significativamente incluso dentro del mismo depósito, dependiendo de la meteorización y la profundidad.
Minería y Procesamiento:
Muestreo: Se toman muestras (con barrenos) para evaluar la calidad del depósito.
Extracción: Se retira la sobrecarga (tierra superior) y se extrae la arcilla, a menudo dejándola secar al aire para mejorar su calidad.
Procesamiento: La arcilla se transporta a una planta, se corta, se seca en un secador (reduciendo la humedad del 15-35% al 8-10%) y se muele finamente (malla -200) en molinos de rodillos.
Aditivos: Se pueden añadir pequeñas cantidades de polímeros (poliacrilatos) durante la molienda para cumplir con las especificaciones API.
Aplicaciones de la Bentonita: Se añade a lodos de agua dulce para:
Aumentar la viscosidad y la fuerza de gel: Para la limpieza del pozo (transporte de recortes).
Reducir la pérdida de fluido (filtración): Hacia formaciones permeables.
Formar un revoque delgado y de baja permeabilidad: Para proteger la pared del pozo.
Promover la estabilidad del pozo: En formaciones poco consolidadas.
Combatir pérdidas de circulación.
Otros Tipos:
Bentonita "Southern": Bentonita cálcica tratada con carbonato de sodio (soda ash) y polímeros para intentar cumplir las especificaciones API.
Bentonita Beneficiada (Super-Yield): Bentonita "Western" a la que se añaden polímeros orgánicos durante el procesamiento. Produce una viscosidad mucho mayor (p.ej., se necesita menos de la mitad de producto) y es útil para lodos iniciales (spud muds) o en áreas con altos costos de transporte.
Bentonita Prehidratada: Bentonita mezclada y dejada hinchar (hidratar) en agua dulce antes de ser añadida a un lodo de agua salada. La bentonita no "cede" (no da viscosidad) si se mezcla directamente en agua salada.
