Sección B2 Solubilidad de gases en salmueras de formiato
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1. 110 3 Pa Solubilidad del metano g L a o AAA A AA AA A 0 2 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Temperatura C Solubilidad del metano en formiato de cesio y potasio de 17 43 ppg 1 8 2 000 psi 5 000 psi 1 6 10 000 psi 16 000 psi Solubilidad del metano g L o eA 0 2 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 Temperatura F Figura 3 Efecto de la temperatura sobre la solubilidad del metano en una salmuera de formiato de cesio y potasio con tamp n de 2 09 9 e 17 43 ppg VERSI N 1 07 07 SECCI N B2 CABOT SPECIALTY FLUIDS MANUAL T CNICO DE FORMIATOS Densidad de una salmuera de formiato de cesio y potasio de 2 09 g e con y sin metano disuelto pH 9 98 Ss 13 8 MPa s metano 20 h 13 8 MPa c metano 34 5 MPa s metano 2 08 m z a 34 5 MPa c metano 68 9 MPa s metano 2 06 gt z 68 9 MPa c metano ES gt 110 3 MPa s metano E 2 04 110 3 MPa c metano a Y 2 02 9 2 5 2 00 A 1 98 1 96 1 94 1 92 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 Temperatura C Densidad de una salmuera de formiato de cesio y potasio de 17 43 ppg con y sin metano disuelto pH 9 98 2 12 a a 2 000 psia s metano 2 10 me x 2 000 psia c metano iA A 5 000 psia s metano 2 08 a 2 5 000 psia c metano e 10 000 psia s meta2. 0 00016 0 00014 0 00012 0 00010 0 00008 Solubilidad moles g 0 00006 0 00004 0 00002 0 00000 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 5500 5 000 5 500 Presi n psia Figura 6 Solubilidad de CO en salmueras de formiato de cesio concentradas VERSI N 1 07 07 SECCI N B2 P GINA 9 CABOT SPECIALTY FLUIDS MANUAL T CNICO DE FORMIATOS Referencias 1 Methane Solubility in Cesium Potassium Formate Solution informe R 04 166 Westport Technology Center International abril de 2004 2 Informe de solubilidad de CO en formiato de cesio para Cabot Westport Technology Center International informe R 03 141 P GINA 10 SECCI N B2 VERSI N 1 07 07
3. CABOT SPECIALTY FLUIDS MANUAL T CNICO DE FORMIATOS as ACCIONES Secci n B2 Solubilidad de gases en salmueras de formiato Bea TEENA E A OO 2 B22 F Solubilidadidelmetano CHA a co 2 B2 3 Solubilidad del di xido de carbono CO ncccccccccccconnnnnnncnnnnononannnnnnennnnnnos 8 Referencias eee a a Eea aA EA a e EE AAE EEEE E AAE EAER A EE EE 10 El Manual t cnico de formiatos se actualiza de manera continua Para verificar si existe una versi n m s reciente de esta secci n visite el sitio www salmuerasdeformiato com manual CABOT creating what matters Specialty Fluids AVISO Y DESCARGO DE RESPONSABILIDAD Los datos y las conclusiones que figuran en este documento se basan en trabajos que se consideran confiables sin embargo CABOT no puede garantizar y no garantiza que otros obtengan resultados y o conclusiones similares Esta informaci n se proporciona para su conveniencia y a fines meramente informativos No se otorga garantia alguna ya sea expresa o t cita en lo relativo a esta informaci n o cualquier producto al que se refiera CABOT NO SE HACE RESPONSABLE DE GARANT A ALGUNA EXPRESA O T CITA YA SEA DE COMERCIALIZACI N O IDONEIDAD PARA UN PROP SITO PARTICULAR EN CUANTO A i LA INFORMACI N ii CUALQUIER PRODUCTO O iii VIOLACI N DE PROPIEDAD INTELECTUAL Por el presente documento CABOT no se hace responsable ni acepta responsabilidad alguna en ning n caso en caso de da os de cualquier tipo en relaci n con
4. aciones 3 y 4 anteriores La solubilidad del di xido de carbono CO en una salmuera concentrada de formiato de cesio ha sido medida por Westport Technology Center International 2 El ensayo se llev a cabo a dos temperaturas 148 9 C 200 F y 176 7 C 350 F en el rango de presi n de 0 83 a 38 MPa 120 a 5415 psia Con el objetivo de no confundir la absorci n de CO deltamp n de carbonatos con solubilidad se ensayaron las salmueras s lo con la porci n de bicarbonato del tamp n agregado El bicarbonato tampona la salmuera a un pH de 6 35 pero no interfiere con las reacciones de disoluci n de CO Ecuaciones 3 y 4 P GINA 8 SECCI N B2 Se utiliz para el ensayo una salmuera de formiato de cesio de 2 156 g e 21 3 ppg con un pH de 7 98 sin diluir Se utilizaron las siguientes condiciones experimentales Tabla 1 Condiciones experimentales utilizadas para el ensayo de solubilidad de CO en salmuera de formiato de cesio Temperatura Rango de presi n C F MPa RE CsFo 148 9 300 1 94 22 2 281 3 224 c HCO 176 7 350 11 96 37 36 1 734 5 415 Soluci n Los ensayos se llevaron a cabo de acuerdo con el siguiente procedimiento experimental Se carg un peso conocido de salmuera de formiato de cesio en un cilindro de alta presi n y temperatura Se agreg luego una cantidad conocida moles de di xido de carbono al cilindro La mezcla de formiato de cesio y CO se equilibr en
5. el uso o la fiabilidad de esta informaci n o de cualquier producto con el que se encuentre relacionada 2007 Cabot Corporation M A EE UU Todos los derechos reservados CABOT es una marca comercial registrada de Cabot Corporation VERSI N 1 07 07 SECCI N B2 CABOT SPECIALTY FLUIDS MANUAL T CNICO DE FORMIATOS B2 1 Introducci n La baja solubilidad de los gases de reservorio en el fluido de construcci n de pozos es importante para cumplir con el objetivo del control del pozo Los cambios en el volumen y la densidad como consecuencia del influjo de un gas pueden acarrear graves consecuencias La solubilidad de los gases de reservorios t picos en las salmueras de formiato ha demostrado ser muy baja y significativamente menor que en el agua La Ley de Henry establece que la solubilidad de los gases en un l quido es proporcional a la presi n parcial del gas en contacto con el l quido B2 2 Solubilidad del metano CH En base a la literatura se sabe que la solubilidad del gas metano es mucho menor en fluidos de base acuosa que en fluidos de base oleosa y menor a n en salmueras que en agua La solubilidad del metano ha sido ensayada en una salmuera de formiato de cesio y potasio de 2 09 9 e 17 43 ppg con tamp n mezcla est ndar en el Westport Technology Center International 1 Los ensayos se llevaron a cabo con un comportamiento de la fase visual de las celdas en un valor nominal de 103 MPa 15 000 p
6. la temperatura objetivo y con alta presi n Luego se realiz una expansi n con composici n constante CCE de la soluci n equilibrada de formiato de cesio y CO En el ensayo de CCE se midi el punto de burbujeo de la mezcla equilibrada A la temperatura experimental y en el punto de burbujeo de la mezcla se defini la solubilidad del CO en salmuera de formiato de cesio La tabla 2 y la figura 6 muestran la solubilidad de CO medida en la salmuera de formiato de cesio concentrada en funci n de la temperatura y de la presi n Tabla 2 Solubilidad de CO en una salmuera de formiato de cesio concentrada Solu CECE G CO x 10 Temperatura Presi n Soluci n Cc A psia moles g 3 0034 300 9 908 1 437 10 1727 22 23 3 224 20 3851 11 96 1 734 2 9900 Son 915S 21882 6 5918 14 1938 Formiato de cesio con HCO 2 156 g ml VERSI N 1 07 07 SECCI N B COMPATIBILIDADES E INTERACCIONES CABOT SPECIALTY FLUIDS Solubilidad de CO en una salmuera de formiato de cesio 0 00022 0 00020 ar 148 9 C c bicarbonato 0 00018 f 0 176 7 C c bicarbonato 0 00016 0 00014 0 00012 0 00010 0 00008 Solubilidad moles g 0 00006 0 00004 0 00002 0 00000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Presi n MPa Solubilidad de CO en una salmuera de formiato de cesio 0 00022 0 00020 4 300 F c bicarbonato 0 350 c bicarbonato 0 00018
7. no 2 06 g 10 000 psia c metano ie 16 000 psia s metano 16 000 psia c metano Densidad g ml N gt m 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 Temperatura F Figura 4 Efecto de la presi n y del metano solubilizado sobre la densidad de una salmuera de formiato de cesio y potasio con tamp n de 2 09 g e 17 43 ppg P GINA 6 SECCI N B2 VERSI N 1 07 07 SECCI N B COMPATIBILIDADES E INTERACCIONES CABOT SPECIALTY FLUIDS Densidad de formiato de cesio y potasio de 2 09 g e con y sin metano disuelto pH 9 98 100 F s metano 2 14 4 100 F c metano 200 F s metano 2 12 200F c metano t 300 F s metano 2 10 x 300F c metano 350 F s metano E 2 08 350F c metano 2 06 2 04 2 02 Densidad g ml 2 00 1 98 1 96 1 94 1 92 0 20 40 60 80 100 120 Presi n MPa Densidad de formiato de cesio y potasio de 17 43 ppg con y sin metano disuelto pH 9 98 100 s metano 2 14 100 c metano 200 F s metano 2 12 a 200 F c metano 300 F s metano a a a 2 10 a 300 F c metano e 350F s metano A 2 08 350 c metano 2 06 2 04 2 02 Densidad g ml 2 00 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 Presi n psia Figura 5 Efecto de la temperatura y del metano solubilizado sobre la densidad de una salmuera de formiato de cesio y po
8. olubilidad del metano en agua 20 NaCl y CsKFo de 17 43 ppg 302 F 100 0 0 Agua 302 F 9 NaCl 20 wt 302 F bh 17 43 ppg CsKFo 300 F 10 0 o Solubilidad del metano g L 0 1 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000 Presi n psia Figura 1 Solubilidad del metano en agua NaCl 20 y una salmuera de formiato de cesio y potasio con tamp n 2 09 g e 17 43 ppg VERSI N 1 07 07 SECCI N B2 CABOT SPECIALTY FLUIDS MANUAL T CNICO DE FORMIATOS Solubilidad del metano en formiato de cesio y potasio de 2 09 g e 2 0 x 38 C 1 8 E 93 C 1 6 149 C T E 177 C 3 14 2 S 12 0 E Ko 1 0 O 3 El 0 8 3 3 0 6 O 0 4 0 2 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Presi n MPa Solubilidad del metano en agua 20 NaCl y CsKFo de 17 43 ppg 302 F 2 0 x 100 1 8 200 ig 300 F A 350 F 3 1 4 D 2 Ss 1 2 o amp 10 ho 3 0 8 3 3 06 YN 0 4 0 2 0 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 Presi n psia Figura 2 Efecto de la presi n sobre la solubilidad del metano en una salmuera de formiato de cesio y potasio con tamp n de 2 09 g e 17 43 ppg P GINA 4 SECCI N B2 VERSI N 1 07 07 SECCI N B COMPATIBILIDADES E INTERACCIONES CABOT SPECIALTY FLUIDS Solubilidad del metano en formiato de cesio y potasio de 2 09 g e 2 0 1 8 9 13 8 Pa 34 5 Pa 1 6 69 0 Pa
9. ra de cloruro de sodio La solubilidad del metano en agua NaCl 20 y en salmuera de formiato de cesio de 2 09 de g e 17 43 ppg 2 088 57 kg m8 se muestra en la figura 1 El efecto de la presi n y la temperatura sobre la solubilidad del metano en salmueras de formiato se muestra en las figuras 2 y 3 Como puede verse la solubilidad aumenta con el aumento de la presi n y de la temperatura El aumento con la temperatura es muy inusual En la mayor a de los disolventes se conoce que la solubilidad del metano disminuye con la temperatura El efecto del metano solubilizado en la densidad del fluido es importante para el control del pozo La densidad disminuye a medida que la solubilidad del gas metano aumenta Esto es importante para el seguimiento de los cambios en la hidrost tica del fluido durante la perforaci n La figura 4 muestra c mo el metano disuelto influye en la densidad de la salmuera Como se puede observar el efecto del metano disuelto sobre la densidad del fluido es menor al 1 para la mayor parte del rango de presi n y temperatura VERSI N 1 07 07 SECCI N B COMPATIBILIDADES E INTERACCIONES CABOT SPECIALTY FLUIDS Solubilidad del metano en agua 20 NaCl y CsKFo de 2 09 g e 150 C 100 0 Agua 150 C 0 NaCI 20 wt 150 C _ 2 09 s g CsKFo 149 C 3 y 10 0 E Do E Ko D o A EN ES 3 1 0 3 09 0 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Presi n Pat S
10. sia a 177 C 350 F Se utiliz agua como fluido de presurizaci n separado por un pist n Esto permiti que la celda se invirtiera completamente lo que provoc una mezcla considerable entre las fases gaseosa y l quida Esto es necesario para alcanzar el equilibrio en estos sistemas de baja solubilidad El sistema tiene un peque o volumen de muestra lo que hace que el procedimiento sea m s engorroso y demore m s tiempo en sistemas de baja solubilidad El procedimiento experimental requiri la carga de la celda con 50 ml de salmuera de formiato y una carga adicional de 10 ml de gas metano a alta presi n Luego la celda fue sometida a temperatura y el contenido fue presurizado mediante la inyecci n de agua El contenido de la celda se mezcl vigorosamente mediante la inversi n de la celda Este procedimiento se repiti hasta que la presi n se mantuvo constante lo que indic que se hab a alcanzado la solubilidad de equilibrio A presi n constante se dren el exceso de gas del sistema y se recogi un volumen conocido de la fase l quida en un picn metro met lico La aplicaci n de una vaporizaci n r pida de una sola etapa a la muestra de l quido en una bola de cristal de volumen peque o utilizando los procedimientos de rutina dio como resultado la relaci n de gas petr leo GOR informada SECCI N B2 La solubilidad del gas metano result similar e incluso ligeramente inferior a la que se produce en una salmue
11. tasio con tamp n de 2 09 g e 17 43 ppg VERSI N 1 07 07 SECCI N B2 CABOT SPECIALTY FLUIDS MANUAL T CNICO DE FORMIATOS B2 3 Solubilidad del di xido de carbono CO La solubilidad del di xido de carbono en las salmueras de formiato es tambi n una funci n de la temperatura de la presi n y de la salinidad Se sabe que la solubilidad del CO en agua dulce aumenta con el aumento de la presi n y con la disminuci n de la temperatura Cuando el di xido de carbono se disuelve en un l quido de base acuosa se produce la siguiente reacci n C0 9 C0 ag 1 El CO acuoso reaccionar luego con el agua para formar cido carb nico H CO CO aq H 0 gt H CO aq 2 El cido carb nico se disociar en el agua para formar iones de carbonato y bicarbonato de acuerdo con el pH H CO ag H O lt gt H O aq HCO ag 3 HCO aq H 0 gt H0 aq CO aq 4 En una salmuera de formiato la solubilidad del CO es complicada por la presencia del tamp n de carbonatos y bicarbonatos Siempre y cuando haya carbonato CO presente en la salmuera el cido carb nico que se forme reaccionar con el carbonato y formar bicarbonato de acuerdo con la siguiente ecuaci n H CO aq CO aq gt 2HCO aq 5 En primer lugar cuando toda la concentraci n de carbonato se consuma entonces el gas de di xido de carbono comenzar a disolverse de acuerdo con las ecu
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