SECCIÓN A1 QUÍMICA - Cabot Corporation
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1. 1 Las salmueras de formiato abarcan todo el rango de densidades de los fluidos requeridos normalmente en perforaci n y terminaci n K HCOO Cs HCOO 1 0 g cm 8 3 Ib gal 1 3 g cm 10 8 Ib gal 1 6 g cm 13 3 Ib gal 2 3 g cm 19 2 Ib gal Los formiatos de metal alcalino en soluci n tambi n ejercen un efecto estructurador en las mol culas de agua circundantes haciendo al agua m s tipo hielo en su naturaleza Este comportamiento de estructuraci n del agua tiene un efecto beneficioso sobre la conformaci n de macromol culas disueltas haci ndolas m s ordenadas r gidas y estables a altas temperaturas La combinaci n de propiedades antioxidantes y de estructuraci n del agua imparte a las salmueras de formiato el potencial para extender el l mite de estabilidad t rmica de muchos pol meros fluidos de perforaci n comunes Un ejemplo de esto es la goma xantana viscosificador de uso general que en una salmuera concentrada de formiato puede ser estabilizada hasta alrededor de 180 C 356 F durante 16 horas Esto es significativamente mayor que en cualquier otra salmuera Mediante la adici n de otros productos qu micos antioxidantes y barredores de ox geno la estabilidad puede elevarse a unos 204 C 400 F 2 Tabla 1 Propiedades b sicas de las sales de formiato de sodio potasio y cesio Peso SES Solubilidad at 20 C 68 F Densidad de la soluci n Formiato de sodio NaCHOO 68 01 Formiato2. MANUAL T CNICO DEL FORMIATO CABOT PR PACTADO SIS AO O PC AS SECCI N A QU MICA A1 1 A E aa 2 A1 2 Estr ct ra molecula anunciara is 3 A1 2 1 Estructura molecular de sales simples occocacococacecoconnnnnnononononononenenenenenenonrnrnrnnnos 3 A1 2 2 Estructura molecular de sales MezcladasS cccccccoccinnncnnnncmmmnanecns 3 Referencias nmmiccciinninni nanan nnnanean ennan ennnen annen anena annann anan nanan nanamn anene anena 3 El Manual T cnico del Formiato se actualiza de manera continua Para verificar si existe una versi n m s reciente de esta secci n visite el sitio cabotcorp mx manualt cnico CABOT 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 garant a 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 ca
3. de estructuras cristalinas de formiato de sodio potasio y cesio Notar el efecto del tama o del cati n el sodio es lo suficientemente peque o para encajar entre los iones de formiato pero el potasio y el cesio son muy grandes y fuerzan las capas de formiato a separarse Clave Los iones de formiato son esferas fusionadas verde opaco C rojo 0 y blanco H iones Na y K son esferas azules los iones Cs son esferas verdes grandes Eje cristalino A Eje cristalino B Eje cristalino C E E Figura 2 Tres vistas de la estructura cristalina del diformiato de sodio cesio La primera vista claramente muestra la similitud de formiato de sodio y el formiato de cesio con el sodio calzando dentro de las capas de formiato y el cesio calzando entre ellas Clave Los iones de formiato son esferas fusionadas verde opaco C rojo 0 y blanco H los iones Na son esferas azules los iones Cs son esferas verdes grandes P GINA 4 SECCI N Al VERSI N 4 09 13
4. de potasio KCHOO 84 12 Formiato de cesio ECsCHOO 177 92 Monohidrato de formiato de cesio CsCHOO e H 0 195 94 lon formiato CHOO 45 02 El ani n formiato es tambi n un antioxidante reductor que barre f cilmente radicales hidroxilos libres Esto significa que las salmueras de formiato en general pueden proporcionar solutos t rmicamente sensibles tales como los pol meros solubles en agua con una protecci n considerable contra la degradaci n oxidativa a altas temperaturas 1 9 1 46 8 155 11 1 14 5 76 8 1 59 572 2 30 19 2 10 7 83 2 30 82 En comparaci n con otros cationes de metales alcalinos el cati n de cesio es m s pesado y m s electropositivo El cesio es el m s pesado de los elementos estables del grupo con un peso at mico de 132 9 El cesio es tambi n el m s electropositivo de todos los elementos estables haciendo al formiato de cesio la sal de formiato m s i nica P GINA 2 SECCI N Al VERSI N 4 09 13 SECCI N A PROPIEDADES QU MICAS Y F SICAS I CABOT A1 2 Estructura molecular El Departamento de qu mica de la Universidad de Warwick Reino Unido realiz un estudio de la estructura cristalina para Cabot 3 Estructuras confiables de un solo cristal estaban disponibles en la literatura para el formiato de sodio y de potasio Se encontr errores sustanciales en estructuras previamente publicadas de formiato de cesio Por lo tanto se determin nuevas estructuras de un solo cr
5. diformiato dual de sodio cesio Como el sodio est presente en la salmuera de formiato de cesio comercial a 10 000 20 000 ppm en la Polucita mineral de la cual se produce el formiato de cesio y tambi n es una impureza com n en aplicaciones de yacimientos petrol feros este formiato dual es la primera sal en precipitar desde soluciones saturadas Una ilustraci n del empacamiento de ones en el diformiato de cesio se muestra en la figura 2 Mezclas de formiato de potasio cesio Por el contrario la adici n de iones de potasio a una soluci n de cesio permite una estructura cristalina menos compacta Referencias 1 Clarke Sturman A J Pedley J B and Sturla P L Influence of anions on the properties of microbial polysaccharides in solution Int J Biol Macromol Diciembre 1986 8 355 2 Messler D Kippie D Broach M A Potassium formate Milling Fluid Breaks the 400 Fahrenheit Barrier in Deep Tuscaloosa Coiled Tubing Clean out SPE 86503 Lafayette 2004 3 Rodger P M and Wilson M P Crystallization Suppression of Cesium Formate informe Departmento de Qu mica Universidad de Warwick Junio 2002 VERSI N 4 09 13 SECCI N A1 P GINA 3 MANUAL T CNICO DEL FORMIATO CABOT Vista Formiato de sodio Formiato de potasio Formiato de cesio Vista Formiato de sodio cesio Eje cristalino A Eje cristalino B Eje cristalino C sa 3 EEE BRY Figura 1 Tres vistas
6. istal como parte del estudio La nueva estructura hizo posible identificar las tendencias en la familia de estructuras de formiato alcalino y as comprender el efecto de mezclar salmueras de formiato A1 2 1 Estructura molecular de sales simples En la figura 1 se muestra im genes de estructuras de formiato de sodio potasio y cesio Estas estructuras muestran una clara tendencia con el aumento del tama o del cati n En los tres casos los ones de formiato est n apilados en planos paralelos lisos Formiato de sodio Los iones de sodio son lo suficientemente peque os para calzar en los espacios entre los iones de formiato y en aquellos dentro de los planos lisos Formiato de potasio El i n potasio es demasiado grande para encajar en los espacios entre los iones de formiato y por lo tanto queda en paquetes entre las capas de formiato A n permite que se formen cadenas tipo uni n de hidr geno entre iones formiato dentro de cada plano Formiato de cesio El cesio da una estructura similar al potasio pero el mayor tama o del cesio distorsiona el empacamiento de los iones formiato de modo que las cadenas tipo uni n de hidr geno de los ones de formiato ya no se encuentran en la estructura del cesio A1 2 2 Estructura molecular de sales mezcladas Mezclas de formiato de sodio cesio El estudio de la estructura de cristales de la Universidad de Warwick muestra que esta de mezcla de formiato se forma preferentemente como un
7. so de da os de cualquier tipo en relaci n con el uso o la fiabilidad de esta informaci n o de cualquier producto con el que se encuentre relacionada 2015 Cabot Corporation M A EE UU Todos los derechos reservados CABOT es una marca comercial registrada de Cabot Corporation VERSI N 4 09 13 CABOT MANUAL T CNICO DEL FORMIATO A1 1 Qu mica general Las salmueras de formiato son las soluciones acuosas de las sales de metal alcalino del cido f rmico Estas sales son f cilmente solubles en agua produciendo salmueras de alta densidad con bajas temperaturas de cristalizaci n Las estructuras qu micas de las tres sales de formiato utilizadas en el campo petrol fero son las siguientes O Na Formiato de sodio H C _ OK Formiato de potasio H C 0 0 Cst Formiato de cesio HACE 0 El ani n formiato es el m s hidrof lico de la familia de aniones de cidos carbox licos pero conserva caracter sticas org nicas significativas en comparaci n con los haluros Este car cter org nico se observa en la solubilidad de las sales de formiato en solventes org nicos tales como el metanol o el etilenolicol Los cationes de metales alcalinos Na K y Cs son todos monovalentes d ndoles su compatibilidad nica con biopol meros mientras que al mismo tiempo contribuyen a su comportamiento no da ino en reservorios Sus solubilidades molares y porcentuales en peso en agua a 20 C 68 F se muestran en la tabla
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