Obtención de un controlador de filtrado para fluidos de perforación de pozos petroleros, en base a almidón de yuca

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E

INDUSTRIAS

CARRERA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

OBTENCIÓN DE UN CONTROLADOR DE FILTRADO PARA

FLUIDOS DE PERFORACIÓN DE POZOS PETROLEROS, EN

BASE A ALMIDÓN DE YUCA

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO DE PETRÓLEOS

GUAQUIPANA PAREDES JONATHAN STALYN

DIRECTOR: ING. FAUSTO RENÉ RAMOS AGUIRRE

FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO

PROYECTO DE TITULACIÓN

DATOS DE CONTACTO

CÉDULA DE IDENTIDAD: 210078256

APELLIDO Y NOMBRES: GUAQUIPANA PAREDES JONATHAN STALYN

DIRECCIÓN: JUAN ARAUZ N50-60 Y VICENTE HEREDIA

EMAIL: sahgyjsg@gmail.com

TELÉFONO FIJO: 025145200

TELÉFONO MÓVIL: +593 969344039

DATOS DE LA OBRA

TITULO:

OBTENCIÓN DE UN CONTROLADOR DE FILTRADO PARA FLUIDOS DE PERFORACIÓN DE POZOS PETROLEROS, EN BASE A ALMIDÓN DE YUCA AUTOR O

AUTORES: GUAQUIPANA PAREDES JONATHAN STALYN FECHA DE

ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:

10 MARZO DEL 2017

DIRECTOR DEL

PROYECTO DE TITULACIÓN:

RAMOS AGUIRRE FAUSTO RENÉ

PROGRAMA PREGRADO POSGRADO TITULO POR

EL QUE OPTA: INGENIERO DE PETRÓLEOS

RESUMEN:

La selección del tipo de fluido de perforación y de sus propiedades se debe realizar teniendo en cuenta los objetivos, como son perforar y completar los pozos, por ello la correcta elección de los aditivos y la cantidad requerida para la formulación de los fluidos perforación de

una formación, representa uno de los factores de importancia durante dicha operación. Debido a esto es de gran importancia incursionar en la investigación y estudio de nuevos productos biodegradables como el caso del almidón de yuca, que suplan las necesidades de la industria petrolera, el cual estaría representado en una reducción de costos, mejor eficiencia del proceso de perforación, y reducción del impacto ambiental. El presente proyecto de titulación se basó en la obtención de un controlador de filtrado para fluidos de perforación de pozos petroleros, en base a almidón de yuca, y analizar si este es capaz de controlar la pérdida del líquidos y reología del fluido de perforación, los cuales se presentan durante las operaciones de perforación de las formaciones, para ello se realizaron pruebas de control de filtrado y reología, para las diferentes concentraciones del almidón de yuca como es almidón nativo, fermentado y modificado por la hidrólisis ácida y fermentación, analizado bajo diferentes esquemas con el fin de evaluar los resultados. De las pruebas realizadas se seleccionó la concentración de 90%/10% de almidón/fibra, ya que presento un volumen de filtrado API de 10.5 ml/ 30 min valor cercano a lo establecido en la norma de Especificación API 13A 18ª edición, y se comprobó que el almidón de yuca puede ser utilizado como aditivo de control de filtrado para los fluidos de perforación. Los análisis se realizaron en el laboratorio de fluidos perforación de la empresa CNPC (Chuanqing Drilling Engineering Company Limited) Ecuador, ubicados en la Universidad Tecnológica Equinoccial.

PALABRAS CLAVES:

CONTROL DE FILTRADO, REOLOGÍA, FLUIDOS, ALMIDÓN

ABSTRACT:

The present project of qualification was based on obtaining a filtering controller for drilling fluids from oil wells, based on cassava starch, and to analyze if it is able to control the loss of liquids and rheology of the drilling fluid, which are presented during the drilling operations of the formations. For this purpose, filtration and rheology control tests were performed for the different concentrations of cassava starch as native starch, fermented and modified by acid hydrolysis and fermentation, analyzed under different schemes in order to evaluate the results. From the tests carried out, the concentration of 90% / 10% of starch / fiber was selected, since it presented a volume of API filtration of 10.5 ml / 30 min value close to that established in the API Specification 13A 18th edition, and found that cassava starch can be used as a filtration control additive for drilling fluids. The analyzes were carried out in the drilling fluids laboratory of the company CNPC (Chuanqing Drilling Engineering Company Limited) in Ecuador, located in the Equinoctial Technological University.

KEYWORDS FILTER CONTROL, RHEOLOGY, FLUIDS, STARCH

Se autoriza la publicación de este Proyecto de Titulación en el Repositorio Digital de la Institución.

f:__________________________________________________

DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN

Yo, GUAQUIPANA PAREDES JONATHAN STALYN, C.I: 2100782156 autor del proyecto titulado: “Obtención de un controlador de filtrado para fluidos de perforación de pozos petroleros, en base a almidón de yuca” previo a la obtención del título de INGENIERO DE PETRÓLEOS en la Universidad Tecnológica Equinoccial.

1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión pública respetando los derechos de autor.

2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.

DECLARACIÓN

Yo JONATHAN STALYN GUAQUIPANA PAREDES, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.

CERTIFICACIÓN

DEDICATORIA

A Dios, por haberme permitido realizar este sueño, y por estar conmigo en cada paso que doy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente y por haber puesto en mi camino a aquellas personas que han sido mi soporte y compañía durante todo el periodo de estudio.

A mis padres Gerardo Guaquipana y Maritza Paredes mil gracias por confiar en mí y darme la posibilidad de cursar mis estudios universitarios, mamá no me cansare nunca de agradecerte todo lo que has hecho por mí, 9 meses en tu vientre y darme la vida que me has dado y todas las enseñanzas recibidas repito eres la mejor y tu mereces lo mejor TE AMO, Yadira Guaquipana también gracias a ti por todo tu apoyo hermana.

A mi esposa e hija Itzel, a su lado siempre encuentro motivación para no dejarme caer y poder seguir hacia adelante, son mi fortaleza y mi refugio, ambas llegaron para cambiar mi vida y hacer de mí una mejor persona, gracias por su paciencia, amor y apoyo.

A mis familiares por siempre creer en mí, brindarme su apoyo y sus sabios consejos gracias por siempre estar presentes para mí.

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por haberme permitido realizar este sueño, a mis padres Gerardo Guaquipana y Maritza Paredes que fueron el pilar fundamental para alcanzar esta meta en mi vida y a toda mi familia, quienes confiaron en mí y me apoyaron.

Un agradecimiento especial a la Universidad Tecnológica Equinoccial, que me enseñó el camino para cumplir un sueño y que de la mano de los mejores docentes supo afianzar mi idea de ser parte de la mejor profesión que puede existir.

A mi tutor de tesis Ingeniero Fausto Ramos por compartir parte de su tiempo de trabajo para orientarme, asesorarme y guiarme en la realización de este proyecto.

Agradezco a la empresa CNPC (Chuanqing Drilling Engineering Company Limited) Ecuador, por permitirme desarrollar mi tesis, especialmente al Ingeniero Henry Romero por su ayuda brindada para que esté presente proyecto y compartir sus conocimientos en el área de fluidos de perforación.

i

ÍNDICE DE CONTENIDOS

RESUMEN 1

ABSTRACT 2

1. INTRODUCCIÓN 3

1.1 OBJETIVOS 6

1.1.1 OBJETIVO GENERAL 6

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 6

2. METODOLOGÍA 7

2.1 PROCESO DE EXTRACCIÓN DE ALMIDÓN DE YUCA 7

2.2 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES DEL FLUIDO CONTROLADOR 9

2.2.1 APLICACIÓN DE CALOR AL ALMIDÓN DE YUCA 9

2.3 PROCESO DE TRANSFORMACIÓN DEL ALMIDÓN DE YUCA 9

2.4 DISEÑO EXPERIMENTAL 10

2.4.1 REOLOGÍA DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN 11 2.4.2 CONTROL DE FILTRADO LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

(CCDC Ecuador, 2016) 12

2.4.3 PRUEBA DE pH (CCDC Ecuador, 2016) 12

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 13

3.1 DISCUSIÓN DE LA CARACTERIZACIÓN DEL ALMIDÓN DE YUCA 13

3.2 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DEL ALMIDÓN Y ALMIDÓN

FERMENTADO DE YUCA COMO CONTROLADOR DE FILTRADO 13

3.3 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LA APLICACIÓN DE FIBRA Y

FIBRA FERMENTADA DE YUCA COMO CONTROLADOR DE FILTRADO 16

3.4 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LA MEZCLA ALMIDÓN Y FIBRA

DE YUCA COMO CONTROLADOR DE FILTRADO 18

3.4.1 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS PARA LA MEZCLA EN PORCENTAJES DE ALMIDÓN Y FIBRA DE YUCA 18 3.4.2 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS PARA LA MEZCLA EN

PORCENTAJES DE ALMIDÓN Y FIBRA FERMENTADA DE

ii PÁGINA

3.5 APLICACIÓN DE HIDROLISIS ÁCIDA EN EL ALMIDÓN Y ALMIDÓN

FERMENTADO 23

3.5.1RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE HIDRÓLISIS ÁCIDA

CON ALMIDÓN NATIVO 23

3.5.2RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE HIDRÓLISIS ÁCIDA

CON ALMIDÓN FERMENTADO 25

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 28

4.1 CONCLUSIONES 28

4.2 RECOMENDACIONES 29

5. BIBLIOGRAFÍA 30

iii

ÍNDICE DE TABLAS

de perforación 3

Tabla 2. Aditivos y funciones para formulación de fluidos de perforación

base agua 4

Tabla 3. Taxonomía de la yuca 5

Tabla 4. Propiedades generales del almidón de yuca 6 Tabla 5. Factores influyentes en el desarrollo de las pruebas de

reología y filtrado API 9

Tabla 6. Concentraciones para las pruebas almidón y fibra de yuca

y modificaciones 10

iv

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA Figura 1. Esquema del proceso de extracción de almidón nativo y

fermentado de yuca, conjuntamente con su fibra 8 Figura 2. Resultado del filtrado del almidón y almidón fermentado 14 Figura 3. Viscosidades del almidón y almidón fermentado 15

Figura 4. Reología almidón 16

Figura 5. Reología almidón fermentado 16 Figura 6. Resultado del filtrado de fibra y fibra fermentada 17 Figura 7. Viscosidades de la fibra y fibra fermentada 17

Figura 8. Reología de fibra 18

Figura 9. Reología de fibra fermentada 18 Figura 10. Resultados del filtrado de almidón y fibra a diferentes

concentraciones 19

Figura 11. Viscosidades de la mezcla de almidón y fibra 20 Figura 12. Resultados de reología de la mezcla en % de almidón y fibra 20 Figura 13. Filtrado de las mezclas en % de almidón y fibra fermentada 22 Figura 14. Viscosidades de las mezclas en % de almidón y fibra

fermentada 22

Figura 15. Resultado de reología de las mezclas en % de almidón y

fibra fermentada 23

Figura 16. Resultados de filtrado a diferentes % de HCl en el almidón

nativo 24

v

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA

ANEXO 1. Horno dinámico OFITE 32

ANEXO 2. Plato caliente BOECO 32

ANEXO 3. Filtro prensa API OFITE 33

ANEXO 4. Viscosímetro rotativo 800 OFITE 33

1

RESUMEN

La selección del tipo de fluido de perforación y de sus propiedades se debe realizar teniendo en cuenta los objetivos, como son perforar y completar los pozos, por ello la correcta elección de los aditivos y la cantidad requerida para la formulación de los fluidos perforación de una formación, representa uno de los factores de importancia durante dicha operación. Debido a esto es de gran importancia incursionar en la investigación y estudio de nuevos productos biodegradables como el caso del almidón de yuca, que suplan las necesidades de la industria petrolera, el cual estaría representado en una reducción de costos, mejor eficiencia del proceso de perforación, y reducción del impacto ambiental. El presente proyecto de titulación se basó en la obtención de un controlador de filtrado para fluidos de perforación de pozos petroleros, en base a almidón de yuca, y analizar si este es capaz de controlar la pérdida del líquidos y reología del fluido de perforación, los cuales se presentan durante las operaciones de perforación de las formaciones, para ello se realizaron pruebas de control de filtrado y reología, para las diferentes concentraciones del almidón de yuca como es almidón nativo, fermentado y modificado por la hidrólisis ácida y fermentación, analizado bajo diferentes esquemas con el fin de evaluar los resultados. De las pruebas realizadas se seleccionó la concentración de 90%/10% de almidón/fibra, ya que presento un volumen de filtrado API de 10.5 ml/ 30 min valor cercano a lo establecido en la norma de Especificación API 13A 18ª edición, y se comprobó que el almidón de yuca puede ser utilizado como aditivo de control de filtrado para los fluidos de perforación. Los análisis se realizaron en el laboratorio de fluidos perforación de la empresa CNPC (Chuanqing Drilling Engineering Company Limited) Ecuador, ubicados en la Universidad Tecnológica Equinoccial.

2

ABSTRACT

The selection of the type of drilling fluid and its properties must be performed taking into account the objectives, such as drilling and completion of the wells, therefore the correct choice of additives and the amount required for the formulation of fluids drilling a training, is one of the factors of importance during this operation. Due to this it is of great importance to enter into the research and study of new biodegradable products such as cassava starch, which meet the needs of the oil industry, which would be represented in a reduction of costs, better efficiency of the drilling process, and reduction of environmental impact. The present project of qualification was based on obtaining a filtering controller for drilling fluids from oil wells, based on cassava starch, and to analyze if it is able to control the loss of liquids and rheology of the drilling fluid, which are presented during the drilling operations of the formations. For this purpose, filtration and rheology control tests were performed for the different concentrations of cassava starch as native starch, fermented and modified by acid hydrolysis and fermentation, analyzed under different schemes in order to evaluate the results. From the tests carried out, the concentration of 90% / 10% of starch / fiber was selected, since it presented a volume of API filtration of 10.5 ml / 30 min value close to that established in the API Specification 13A 18th edition, and found that cassava starch can be used as a filtration control additive for drilling fluids. The analyzes were carried out in the drilling fluids laboratory of the company CNPC (Chuanqing Drilling Engineering Company Limited) in Ecuador, located in the Equinoctial Technological University.

3

1. INTRODUCCIÓN

En la industria petrolera la búsqueda de nuevos yacimientos productores de petróleo es una actividad que tiene distintas características a considerar (Schlumberger, 2013). En el proceso de perforación de pozos petroleros se utilizan fluidos de perforación o lodo comúnmente llamados que cumplen con el objetivo de hacer una rápida y segura perforación a través de diversas funciones como: controlar la presión de formación, transporte efectivo de los recortes del pozo sellar las formaciones permeables encontradas durante la perforación, enfriar y lubricar la broca y sarta de perforación, disminuir el peso de la sarta de perforación por efecto de flotabilidad, mantener en suspensión los recortes en el espacio anular, transmitir la energía hidráulica a las herramientas de fondo de pozo y a la broca, y quizás lo más importante, mantener la estabilidad y control del pozo ( Well Control International, 2011).

Los fluidos de perforación son circulados a través del pozo, generalmente a base de agua, aceite o neumáticos, siendo los fluidos base agua los de mayor uso en la industria petrolera (Dowell, 1991). Los fluidos debe tener propiedades físicas y químicas apropiadas, que son registradas y analizadas rutinariamente en el pozo presentadas en la tabla 1, no debe ser tóxico, corrosivo, ni inflamable, pero sí inerte a las contaminaciones de sales solubles o minerales, estable a las altas temperaturas y debe ser inmune al desarrollo de bacterias (Aquino , 2000).

Tabla 1. Descripción de las propiedades físicas y químicas de los fluidos de perforación

Propiedades Físicas Propiedades Químicas

Densidad Alcalinidad Viscosidad plástica (PV) Cloruros

Esfuerzo de gel Dureza Punto Cedente

pH

Porcentaje de sólidos y líquidos Filtrado

( P.D.V.S.A. CIED, 2002)

4

Tabla 2. Aditivos y funciones para formulación de fluidos de perforación base agua

Aditivo Función

Agua Fluido base Polímero, bentonita y atapulgita Viscosificantes

Bentonita, CMC, almidón Agente de control de filtrado Lignosulfonato, taninos, fosfatos, Reductores de viscosidadad Carbonato de calcio, barita Densificantes

Productos especiales Bactericidas, fluidos para despegar tuberías, lubricantes.

Soda caustica, Hidróxido de

potasio, Cal Controlador de pH

(P.D.V.S.A, 2005)

Por ello la selección de un fluido de perforación constituye una de las tareas más importantes en lo que se refiere a las operaciones de perforación de pozos de petróleo, gas o agua, debido al volumen del fluido de perforación, el filtrado es uno de los factores que afecta en gran medida la productividad de la formación, ocasionando el taponamiento del medio poroso, bloqueos por agua, alteración de mojabilidad, formación de emulsiones y el hinchamiento de las arcilla (Energy API, 2014). De acuerdo a los estudios realizados al respecto, los factores que afectan a las pérdidas de filtrado son el tiempo, temperatura y presión (Patiño, 2008).

Por lo que es importante que los fluido de perforación presente un mínimo valor de filtración posible para reducir la invasión hacia la formación, se debe tomar en cuenta que la tasa de filtración depende en gran parte la capacidad que tiene el fluido para formar el revoque en las secciones del hoyo, razón principal por la que se busca desarrollar un aditivo que al ser adicionado a un fluido de perforación polimérico, pueda controlar significativamente la pérdida de filtrado y garantice sus funciones (Luzardo & Muller, 2001).

5 El motivo de esta investigación se enfocó en disminuir el volumen filtrado de los fluidos de perforación, representando una alternativa para sustituir aditivos importados de gran demanda y difícil adquisición presentados en el manual de fluidos de perforación del Instituto Americano del Petróleo (2001), tratando de esta manera reducir los costos excesivos de estos aditivos, por aditivos de producción nacional y de fácil obtención, que por efecto de la investigación fue representado por el almidón de yuca, el cual garantice una mejor calidad del fluido, permitiendo un excelente control de filtrado durante las operaciones de perforación de pozos en el país (Ariza & Fajardo , 2010).

Siendo la yuca originaria de América del sur, su centro de origen genético se encuentra en la cuenca amazónica. Extendida por todas las regiones tropicales y subtropicales de América, Asia y África. La yuca es clasificada en dos especies diferentes: yuca amarga manihot utilissima y yuca dulce manihot aipi (Aristizábal, Sánchez, & Lorío, 2007). En la tabla 3 se representa la taxonomía de la yuca.

Tabla 3. Taxonomía de la yuca

Taxonomía

División Phanerogamas Subdivisión Angiospermas

Clase Dicotiledónea Subclase Archichlamydeae

Orden Euphorbiales Familia Euphrobiaceae

Tribu Manihoteae Género Manihot

Especie Manihto esculenta Crantz

(Mejia de Tafur, 2009)

6

Tabla 4. Propiedades generales del almidón de yuca

Propiedad Especificación

Tamaño de granulo (eje mayor, µm) 4 – 35 Amilosa (% peso) 17 -20 Amilopectina (% peso) 80 – 83 Temperatura de gelatinización (°C) 52 – 65 Viscosidad relativa Alta Tendencia a gelificar / Retrogrado Media Aspecto de la pasta Clara

Sabor Insípido

Calor de combustión (KJ/g) 17.6

(Lopez, 2002)

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 OBJETIVO GENERAL

Obtener un controlador de filtrado para fluidos de perforación base agua de pozos petroleros, en base a almidón de yuca.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Obtener un controlador de filtrado que no varié las propiedades reológicas del fluido de perforación significativamente mediante análisis de laboratorio.

7

2. METODOLOGÍA

La obtención del controlador de filtrado para fluidos de perforación en base a almidón de yuca, se desarrolló de manera íntegra en las instalaciones del laboratorio de fluidos de perforación de la empresa CNPC (Chuanqing Drilling Engineering Company Limited) Ecuador, ubicados en la Universidad Tecnológica Equinoccial mediante un convenio interinstitucional.

2.1 PROCESO DE EXTRACCIÓN DE ALMIDÓN DE YUCA

Proceso que consistió en una serie de operaciones, que por vía húmeda se logra la extracción del almidón que contienen las raíces de la yuca, obteniendo almidón fresco (dulce) o agrio (fermentado), el proceso es el siguiente:

1. Recepción de la raíces: La yuca una vez cosechada debe ser transportada al lugar de procesamiento en el transcurso de las siguientes 24 a 48 horas donde se realizará el aislamiento del almidón y fibra, en el más corto tiempo posible para evitar su deterioro fisiológico y microbiano.

2. Lavado y pelado de las raíces: Se elimina la tierra y toda clase de impurezas adheridas a las raíces. La cascarilla se desprende con la fricción de unas raíces contra o de manera manual.

3. Rallado y desintegración: Etapa donde se liberan los gránulos de almidón contenidos en las paredes celulares de las raíces de yuca. El rallado debe ser eficiente para lograr separar totalmente los gránulos de almidón de las fibras.

4. Pre-deshidratado: Se expone a una temperatura de 45°C

5. Pre- molienda: Consiste en someter el producto húmedo a una fuerza de compresión con la finalidad de facilitar la separación inicial de la fibra y los gránulos de almidón. Este paso se realizó en un molino durante diez minutos.

6. Fermentación: En esta etapa una cierta cantidad de yuca fue fermentada por un tiempo de dos semanas en un recipiente plástico pero se le añadió 1 libra de azúcar y 28 gramos de levadura, permitiendo así la mejor fermentación del almidón.

8 8. Sedimentación: Se efectúa en envases de plástico para separar los

gránulos de almidón que se encuentra en suspensión en el agua. 9. Secado: Operación de deshidratación de almidón húmedo mediante

la exposición al calor. Es importante mencionar que el secado puede ser realizado dependiendo del nivel tecnológico ya sea por secado solar o artificial. En ambos casos se busca remover la humedad del almidón hasta de 12 – 13 %

10. Deshidratado final: Se expone a una temperatura de 60°C hasta una humedad del 12%

11. Molido final: Se realiza a un tiempo de molido de 30 minutos. 12. Tamizado: Se ejecuta en un tamiz de 200 μm.

En la figura 1, se representa el proceso de extracción del almidón y fibra de yuca.

9

2.2

IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES DEL FLUIDO

CONTROLADOR

Los factores que influyeron en el desarrollo de las pruebas para las diferentes concentraciones como controlador de filtrado son mostrados en la tabla 5.

Tabla 5. Factores influyentes en el desarrollo de las pruebas de reología y filtrado API

Factor Tipo

Temperatura Cuantitativo

pH Cuantitativo

Tipo de lodo Cualitativo Agitación Cuantitativo Tipo de almidón Cualitativo Concentración del almidón Cuantitativo

2.2.1 APLICACIÓN DE CALOR AL ALMIDÓN DE YUCA

Debido a la insolubilidad natural de los almidones en agua fría, se implementó un proceso de pre-gelatinización a las diferentes concentraciones, que consistió en la aplicación de calor al almidón en solución acuosa de 150 °C mediante un horno dinámico marca OFITE modelo 173-00-RC y una temperatura de 80 °C mediante un plato caliente marca BOECO, modelo MSH-420 ver anexo 1 y 2. Con el fin de liberar la amilosa contenida dentro de la estructura ramificada de la amilopectina, recomendado por Pacheco del Ahaye y Techeira (2009).

2.3 PROCESO DE TRANSFORMACIÓN DEL ALMIDÓN DE

YUCA

10  Hidrólisis ácida: Técnica que fue empleada para el rompimiento de la cadena de almidón usando ácido HCl, el proceso presentó muchas desventajas, en las que destacan; formación de productos no deseables y flexibilidad muy pobre (el producto final solo se puede modificar cambiando el grado de hidrolisis).

 Fermentación: Proceso del tipo catabólico que radicó en la degradación de la molécula de almidón con el fin de transformarlas en otras más simples. Siendo además un proceso totalmente anaeróbico (sin presencia de oxígeno), dando como producto final un compuesto tipo orgánico. El cual se realizó mediante la implementación de azúcar y levadura (Molina & Rogriguez, 2010).

2.4

DISEÑO EXPERIMENTAL

Para evaluar las diferentes concentraciones ver tabla 6, como controlador de filtrado para fluidos de perforación de pozos petroleros, se programaron pruebas estándares contempladas en el manual de laboratorio de fluidos de perforación de la empresa CNPC (2016).

Las primeras concentraciones fueron formuladas con un barril de agua a diferentes cantidades, para la modificación mediante la hidrolisis ácida se utilizó 2.28 barriles de agua para diferentes cantidades.

Tabla 6. Concentraciones para las pruebas almidón y fibra de yuca y modificaciones

Concentración Unidad Cantidades Agitación (min) Temperatura °C

Agua bl 1 5 14.4

Almidón lb 5 10 5 150.0

Fibra lb 5 10 5 150.0

Almidón fermentado lb 5 10 5 150.0 Fibra fermentada lb 5 10 5 150.0 Almidón + fibra lb 10 5 80.0 Almidón + fibra

fermentada lb 10 5 80.0

Hidrolisis ácida

Agua bl 2.28 5 14.4

Ácido Clorhídrico (HCl) % vol 0,5 – 5 5 80.0

Almidón lb 50 5 80.0

11 2.4.1 REOLOGÍA DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

Pruebas realizadas con el uso del viscosímetro rotativo modelo OFITE 800 8 velocidades, marca OFITE ver anexo 3, con el fin de conocer las viscosidades y la fuerza de gel de las diferentes concentraciones en un fluido base agua.

 Viscosidad aparente

Establecida en la norma API Recomended 13B-1 (2003). Propiedad reológica calculada mediante la ecuación 1.

2

600

RPM

Lectura

Va



 Viscosidad plástica

Establecida en la norma API Recomended (2003). Propiedad reológica calculada mediante la ecuación 2.

 Punto cedente (Yield Point)

Establecido en la norma API Recomended (2003). Propiedad reológica calculada mediante la ecuación 3.

Vp RPM Lectura

pie lbs

Yp   

  

 

300

2

[3]

 Fuerza Gel

Establecido en la norma API Recomended (2003). Propiedad reológica calculada mediante la ecuación 3.

12 2.4.2 CONTROL DE FILTRADO LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

(CCDC Ecuador, 2016)

Se desarrolló con el uso del filtro prensa API, marca OFITE ver anexo 4, con el evaluó las diferentes concentraciones controlador de filtrado.

2.4.3 PRUEBA DE pH (CCDC Ecuador, 2016)

Se realizó con el uso del medidor de pH marca OAKTON, modelo ION 6+ ver anexo 5, con el que se evaluó las diferentes concentraciones que se presentan como controladores de filtrado.

Para la investigación se utilizó un polímero natural comercial, como patrón de comparación para evaluar el rendimiento de las pruebas de reología y control de filtrado en fluidos base agua, a diferentes concentraciones del almidón y fibra de yuca, además de las modificaciones sobre el almidón ver tabla 7 (API Specification 13A, 2010).

Tabla 7. Especificaciones físicas del almidón para fluidos de perforación

Parámetro de prueba Especificación

Propiedades de suspensión

Lectura del viscosímetro dial a 600 r/min

40 en g/l agua salada Máximo 18 En agua saturada de sal Máximo 20 Volumen de filtrado

40 g/l en agua salada cm3 _{Máximo 10}

En agua saturada de sal, cm3 _{Máximo 10}

Residuo superior a 2000 µm No deja residuos

13

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1 DISCUSIÓN DE LA CARACTERIZACIÓN DEL ALMIDÓN

DE YUCA

Los gránulos de almidón que se obtuvieron están compuestos por capas externas de amilopectina y capas internas de amilosa, cuya proporción es variable dependiendo de la fuente de almidón.

En el caso del almidón y almidón fermentado de yuca, el tamaño de los gránulos variaron de 5 µm A 35 µm, y su forma es entre redonda y achatada y su contenido de amilosa es alrededor del 16%.

Para la el desarrollo de las pruebas, se obtuvo el almidón y fibra en laboratorio, productos con los se realizaron las pruebas en el laboratorio de fluidos de perforación de la empresa CNPC (Chuanqing Drilling Engineering Company Limited). Cada producto presentó características diferentes entre las cuales puede destacar las mostradas en la tabla 8.

Tabla 8. Características del almidón y fibra de yuca

Almidón y Fibra Almidón y Fibra Fermentada

Color Beige Marrón Estado físico Sólido Sólido

pH en agua 8.2 7.3

Humedad (%) 12 12

3.2

RESULTADOS DE LAS

PRUEBAS DEL ALMIDÓN Y

ALMIDÓN

FERMENTADO

DE

YUCA

COMO

CONTROLADOR DE FILTRADO

14

Tabla 9. Tabla de pruebas del almidón y almidón fermentado

Concentración

Almidón Almidón fermentado

5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O 5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O 14.27 (kg/m3_{) 28.58(kg/m}3_{) 14.27 (kg/m}3_{) 28.58(kg/m}3₎

Filtrado API (ml)

@ 30 min 80 13,5 106 122

pH 8.21 8.24 7.21 7.23

600 RPM 3 5 3 3

300 RPM 2 4 2 2

200 RPM 2 3 2 2

100 RPM 2 3 1 1

6 RPM 1 2 1 1

3 RPM 1 1 1 1

Vp (cP) 1 1 1 1

Yp (lb/100 ft2_{) 1 3 1 1}

Va (cP) 1.5 2.5 1.5 1.5

Figura 2. Resultado del filtrado del almidón y almidón fermentado

En la figura 3, se observan los resultados para la determinación de la prueba de calidad como controlador filtrado, mediante el filtrado API para el almidón y almidón fermentado de yuca establecidos como productos controladores, siendo el almidón en una concentración de 10 lb/1bl H2O más eficiente que el almidón fermentado, obteniendo un valor de control de 13.5 ml/30 min. Este valor fue comparado con el almidón comercial establecido en la norma API Specification 13A (2010) ver tabla 7, utilizado como controlador de filtrado donde especifica que para el filtrado en agua salada debe ser

0 50 100 150

5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O

80

13,5 106

122

ml

15 máximo 10 ml/30 min y una lectura de viscosidad a 600 RPM de máximo de 18.

Estos resultados sirvieron para comprobar si el almidón o almidón fermentado de yuca puede ser utilizado como agente controlador de filtrado, a pesar que los resultados obtenidos no tuvieron un comportamiento similar pero si un valor cercano a los valores del almidón establecido en la norma, por lo que se prosiguió con el estudio del almidón y almidón fermentado como aditivo controlador de filtrado.

Figura 3. Viscosidades del almidón y almidón fermentado

Para el desarrollo del controlador de filtrado a diferentes concentraciones como el almidón y almidón fermentado, se realiza el análisis de las viscosidad debido a que los polímero dan la propiedad de aumentar la viscosidad o controlar el filtrado, se observa en la figura 3, que los resultados representaron valores mínimos de viscosidades, en el caso de la concentración de 10 lb/1 bl H2O de almidón y se obtuvo un valor de viscosidad aparente de 2.5 cP representando el más eficiente como controlado de filtrado, sin modificar las propiedades reológicas.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O 5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O

Almidón Almidón fermentado

1 1 1 1 1

3

1 1

1,5

2,5

1,5 1,5

16

Figura 4. Reología almidón Figura 5. Reología almidón fermentado

En la figura 4 y 5, los resultados de reología de las concentraciones, utilizadas como controlador de filtrado expusieron valores favorables ya que la reología no afecta al producto como controlador filtrado.

3.3

c

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LA APLICACIÓN

DE FIBRA Y FIBRA FERMENTADA DE YUCA COMO

CONTROLADOR DE FILTRADO

Las concentraciones de fibra y fibra fermentado fueron sometidas a una temperatura de 150°C en el horno dinámico, posteriormente ser realizaron las pruebas de filtrado API, reología y medición de pH, sus resultados se representan en la tabla 10.

Tabla 10. Prueba de la fibra de yuca nativa

Concentración

Fibra Fibra fermentada

5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O 5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O 14.27 (kg/m3_{) 28.58(kg/m}3_{) 14.27 (kg/m}3_{) 28.58(kg/m}3₎

Filtrado API (ml) @

30 min 92 95 350 116

pH 8.18 8.25 7.24 7.20

600 RPM 3 4 2 3

300 RPM 2 3 2 2

200 RPM 2 2 1 2

100 RPM 1 2 1 1

6 RPM 1 1 1 1

3 RPM 1 1 1 1

Vp (cP) 1 1 0 1

Yp (lb/100 ft2_{) 1 2 2 1}

Va (cP) 1.5 2 1 1.5

0 1 2 3 4 5 6

3 6 100 200 300 600

lb

/100

f

t2

RPM

5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O

0 1 2 3 4

3 6 100 200 300 600

lb

/100

ft2

RPM

17

Figura 6. Resultado del filtrado de fibra y fibra fermentada

Para estas pruebas se presentaron concentraciones en base fibra y fibra fermentada de yuca, cada concentración se presentó como un producto controlador de filtrado, para lo cual se realizaron las pruebas de filtrado API ver figura 6, y los resultados demostraron que ninguna concentración tiene un resultado idóneo para actuar como controlador debido a que el valor más bajo es de 92 ml/30 min en una concentración de 5 lb/1 bl H2O. Resultado que presenta una gran diferencia con el almidón patrón que se está comparando, ver tabla 7.

Figura 7. Viscosidades de la fibra y fibra fermentada

Los resultados de viscosidades figura 7, por lo contrario demostraron valores mínimos de viscosidades idóneos para no modificar propiedades reológicas,

0 50 100 150 200 250 300 350

5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O

92 95 350 116 m l @ 30 m in

Almidón Almidón fermentado

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O 5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O

Almidón Almidón fermentado

1 1 0 1 1 2 2 1 1,5 2 1 1,5

18 pero por pruebas de filtrado API las concentraciones de fibra no representaron un buen rendimiento de control de filtrado.

Figura 8. Reología de fibra Figura 9. Reología de fibra fermentada

A pesar de obtener un valor de filtrado no favorable para las concentraciones de fibra, los resultados de reología como se observan en las figuras 8 y 9, presentaron valores mínimos los cuales no afectan al fluido para la obtención de un control de filtrado.

3.4

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LA MEZCLA

ALMIDÓN Y FIBRA DE YUCA

COMO CONTROLADOR

DE FILTRADO

Se continuo con la investigación para determinar cuál es la concentración más eficiente para obtener un controlador de filtrado, mediante la aplicación en porcentajes del almidón junto con su fibra, y almidón y fibra fermentados en diferentes concentraciones.

3.4.1 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS PARA LA MEZCLA EN PORCENTAJES DE ALMIDÓN Y FIBRA DE YUCA

Se realizaron 5 pruebas con la aplicación de almidón y fibra en diferentes concentraciones, cada concentración fue expuesta a calor hasta alcanzar una temperatura de 80°C mediante una plato caliente, posteriormente ser

0 1 2 3 4 5

3 6 100 200 300 600

lb

/100

ft

2

5 lb / 1 bl H2O 10 lb/ 1bl H2O

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

3 6 100 200 300 600

lb

/100f

t

2

19 realizaron las pruebas de filtrado API, reología y medición del pH, sus resultados se representan en la tabla 11.

Tabla 11. Pruebas de la mezcla en % de almidón y fibra nativa

Concentración 10 lb/ 1 bl H2O

28.58 (kg/m3₎

Almidón/Fibra 90% /10% 80% /20% 70% /30% 60% /40% 50% /50% Filtrado API (ml) @

30 min 10.5 13 13 16 12,5 pH 8.21 8.26 8.18 8.23 8.19

600 RPM 24 22 22 14 19

300 RPM 16 14 12 9 12

200 RPM 12 11 11 7 9

100 RPM 8 8 7 4 6

6 RPM 2 2 2 2 2

3 RPM 1 1 1 1 1

Vp (cP) 8 8 10 5 7

Yp (lb/100 ft2_{) 8 6 2 4 5}

Va (cP) 12 11 11 7 9.5

Figura 10. Resultados del filtrado de almidón y fibra a diferentes concentraciones

Los resultados expresados en la figura 10, indican que el comportamiento del volumen de filtrado que tuvieron las concentraciones formuladas a base de % almidón/fibra de yuca como controladores de filtrado, concentraciones que destacaron al momento de realizar la prueba de filtrado API, debido a que presentaron un comportamiento similar con respecto al almidón patrón, es decir que pueden ser adecuados como controladores de filtrado.

0 2 4 6 8 10 12 14 16

20 Resaltando que la concentración formulada con un 90%/10% de almidón/fibra resultó efectivo por lo que presenta un valor de 10.5 ml/30 min y podría ser aplicado en formaciones ya que tiene un comportamiento similar al almidón patrón que se presenta en la tabla 7.

Figura 11. Viscosidades de la mezcla de almidón y fibra

Los resultados de viscosidades ver figura 11, reflejaron valores mínimos, en el caso de la concentración formulada con un 90%/10% de almidón/fibra se obtuvo un valor de viscosidad aparente de 12 cP, representando el más eficiente como controlado de filtrado, sin modificar las propiedades reológicas.

Figura 12. Resultados de reología de la mezcla en % de almidón y fibra

0 2 4 6 8 10 12

90% /10% 80% /20% 70% /30% 60% /40% 50% /50%

Almidón/Fibra 8 8 10 5 7 8 6 2 4 5 12 11 11 7 9,5

Vp (cP) Yp (lb/100 ft^2) Va (cP)

0 5 10 15 20 25 30

3 6 100 200 300 600

21 Para los resultados de las pruebas de reología como se observa en la figura 12, a diferentes concentraciones de almidón/fibra, se presentaron valores más altos que en las anteriores pruebas, que no afectaron en la obtención del controlador filtrado, siendo importante mencionar que la mezcla de almidón/fibra presentaron productos idóneos para la utilización como controlador dentro de la industria petrolera en el área de fluidos de perforación.

3.4.2 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS PARA LA MEZCLA EN PORCENTAJES DE ALMIDÓN Y FIBRA FERMENTADA DE YUCA En la siguiente tabla se realizaron 5 pruebas con la aplicación de almidón y fibra en estado de fermentación en diferentes concentraciones, cada concentración fue expuesta a calor hasta alcanzar una temperatura de 80°C mediante una plato caliente, posteriormente ser realizaron las pruebas de filtrado API y reología y medición del pH, sus resultados se representan en la tabla 12.

Tabla 12. Pruebas de la mezcla de almidón y fibra fermentada

Concentración 10 lb/ 1 bl H2O

28.58 (kg/m3₎

Almidón/Fibra

90% /10% 80% /20% 70% /30% 60% /40% 50% /50%

Filtrado API (ml)

@ 30 min 75 87 88 95 98 pH 7.23 7.19 7.21 7.25 7.20

600 RPM 5 4 4 3 3

300 RPM 4 3 3 3 2

200 RPM 2 2 2 2 2

100 RPM 2 2 2 2 1

6 RPM 1 1 1 1 1

3 RPM 1 1 1 1 1

Vp (cP) 1 1 1 0 1

Yp (lb/100 ft2_{) 3 2 2 3 1}

22

Figura 13. Filtrado de las mezclas en % de almidón y fibra fermentada

Se puede observar en la figura 13, que la adición de la fibra de yuca sobre el almidón en estado de fermentación, no fue favorable como control de filtrado en ninguna de las 5 concentraciones, esto se demostró mediante las pruebas de filtrado API, que el valor más bajo es de 75 ml/30 min en una concentración de 10lb/1bl H2O y su parte solida está dividida en 90/10% de almidón/fibra. Se destacó que la mezcla de almidón/fibra en estado de fermentación es capaz de controlar la perdida de fluido en mayor medida a comparación del análisis por separado .Pero ningún valor se acercó al valor estimado del almidón patrón que establece la norma, ver tabla 7.

Figura 14. Viscosidades de las mezclas en % de almidón y fibra fermentada

Los resultados de viscosidades figura 14, por lo contrario reflejaron valores mínimos de viscosidades los cuales son idóneos para no modificar propiedades reológicas, pero por pruebas de filtrado API de las

0 20 40 60 80 100

90% /10% 80% /20% 70% /30% 60% /40% 50% /50%

Almidón/Fibra 75

87 88 95 98

(m l) @ 30 m in 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

90% /10% 80% /20% 70% /30% 60% /40% 50% /50%

Almidón/Fibra

1 1 1

0 1 3 2 2 3 1 2,5 2 2 1,5 1,5

23 concentraciones de almidón/fibra en estado de fermentación no representaron un buen rendimiento de control de filtrado.

Figura 15. Resultado de reología de las mezclas en % de almidón y fibra fermentada

Para los resultados de las pruebas de reología como se observa en la figura 15, la adición de fibra a las diferentes concentraciones de almidón/fibra, en estado de fermentación, no afectaron a la concentración para la obtención del controlador de filtrado.

3.5

APLICACIÓN DE HIDROLISIS ÁCIDA EN EL ALMIDÓN Y

ALMIDÓN FERMENTADO

Se realizó la modificación del almidón y almidón fermentado mediante la aplicación de hidrólisis ácida para obtener una concentración más soluble y continuar con la investigación en búsqueda del controlador de filtrado.

3.5.1 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE HIDRÓLISIS ÁCIDA CON ALMIDÓN NATIVO

Para la aplicación de hidrólisis ácida en el almidón se realizaron 4 pruebas manteniendo la misma concentración, pero aplicando a cada una un porcentaje en volumen de HCl diferente, cada concentración fue expuesta a calor hasta alcanzar una temperatura de 80°C mediante una plato caliente, posteriormente ser realizaron las pruebas de filtrado API y medición de pH, sus resultados se representan en la tabla 13.

0 1 2 3 4 5 6

3 6 100 200 300 600

24

Tabla 13. Pruebas de hidrólisis ácida con almidón nativo

Concentración 50 lb/ 2.28bl H2O

62.67 (kg/m3₎

Porcentaje en volumen de HCl en la concentración

0.005% 0.02% 0.03% 0.05%

Filtrado API a 1 hr _{16.5 126 175 27} Filtrado API a 2 hr 25 200 800 80 pH inicial _{8.2 8.1 8.15 8.22}

pH HCl _{1.97 1.02 1.03 1.22} pH 1 hr _{2.08 1.28 1.23 0.98} pH 2 hr 1.62 0.93 0.93 0.97

Figura 16. Resultados de filtradoa diferentes % de HCl en el almidón nativo

La presencia del ácido HCl en la concentración, modificó al almidón haciéndolo más soluble para ello se evidencia en las 4 concentraciones que se tiene como controlador de filtrado, en la figura 16, se observaron qué resultados del filtrado API tomados a una hora son poco favorables debido a que solamente dos concentraciones son capaces de actuar como controlador de filtrado, resaltando la concentración donde se aplica 0.005 % de HCl que se presenta como la mejor concentración ya que refleja un valor de 16.5 ml/30 min. Resultado que presenta una pequeña diferencia con el almidón patrón que se está comparando se puede observar en la tabla 7.

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0,005% 0,02% 0,03% 0,05%

16,5 126 175 27 25 200 800 80 (m l) @ 30 m in

% de HCl en la Concentración

25

Figura 17. Variación del pH de la concentración con la aplicación del HCl

Para la acidificación ácida se refleja valores de pH bajos ver figura 17, los cuales revelaron que la utilización del ácido no es favorable para la concentración como control de filtrado, porque a mayor tiempo de exposición la concentración tiende a controlar menos y el fluido se vuelve ácido.

3.5.2 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE HIDRÓLISIS ÁCIDA CON ALMIDÓN FERMENTADO

Para la aplicación de hidrólisis ácida en el almidón fermentado se realizaron 4 pruebas manteniendo la misma concentración, pero aplicando a cada una un porcentaje en volumen de HCl diferente, cada concentración fue expuesta a calor hasta alcanzar una temperatura de 80°C mediante una plato caliente, posteriormente ser realizaron las pruebas de filtrado API y medición de pH, sus resultados se representan en la tabla 14.

Tabla 14. Pruebas de hidrólisis ácida con almidón fermentado

Concentración 50 lb/ 2.28bl H2O

62.67 (kg/m3)

Porcentaje en volumen de HCL en la concentración

0.005% 0.01% 0.02% 0.03%

Filtrado API a 1 hr _{25 64 86 76} Filtrado API a 2 hr _{40,5 76 134 83} pH inicial _{7.3 7.3 7.5 7.2} pH HCl _{1.3 1.7 1.5 1.22}

pH 1 hr _{1.7 1.42 1.3 1.3} pH 2 hr _{1.68 1.4 1.12 1.26}

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0,005% 0,02% 0,03% 0,05%

% de HCl en la Concentración

pH inicial

pH HCl

pH 1 hr

26

Figura 18. Filtrado a diferentes % de HCl con el almidón fermentado

La presencia del ácido HCl en la concentración, modifica al almidón fermentado convirtiéndolo en más soluble por el rompimiento de sus cadenas que lo unen, para ello se evidencia en las 4 concentraciones que se mostraron como controlador de filtrado figura 18, se observaron qué resultados del filtrado API tomados al tiempo de una hora son poco favorables, debido a que solamente una concentración es capaz de actuar como controlador de filtrado, resaltando la concentración donde se aplica 0.005 % de volumen de HCl, que se presenta como la mejor debido a que presento un valor de 25 ml/30 min en el filtrado. Resultado que presenta una gran diferencia con el almidón patrón que se está comparando se puede observar en la tabla 7.

Figura 19. Variación del pH con la aplicación de HCl

0 20 40 60 80 100 120 140

0,005% 0,01% 0,02% 0,03%

25 64 86 76 40,5 76 134 83 (ml) @ 30 min

% de HCl en la Concentración

Filtrado API a 1 hr Filtrado API a 2 hr

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0,005% 0,01% 0,02% 0,03%

% de HCl en la Concentración

pH inicial

pH HCl

pH 1 hr

28

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 CONCLUSIONES

 El almidón con un valor de 12.5 ml/30 min y la mezcla almidón/fibra con un valor de 10.5 ml/30 min, representaron los valores de filtrado API similares al almidón patrón con valor de 10 ml/30 min, además estas concentraciones conservaron valores mínimos en reología y viscosidades que no afectan en la obtención del controlador.

 La prueba de filtrado API en una concentración de 90%/10% de almidón/fibra representó el mejor controlador de filtrado siendo equivalente al almidón patrón utilizado para fluidos de perforación con una filtración de 10.5 ml/30 min, manteniendo valores mínimos de reología que no afectan al controlador, evidencia con almidón patrón que presenta un valor de 10 ml/30 min.

 No es factible el uso de almidón de yuca hidrolizado mediante HCl, como agente controlador de filtrado para fluidos de perforación, porque a mayor tiempo de exposición la concentración tiende a controlar menos el filtrado del fluido y volverse más ácida.

 Para la utilización del almidón o fibra de yuca como controlador de filtrado en fluidos de perforación, se propuso calentar las concentraciones por un proceso de dinámico expuesto a 150 °C o mediante una plato caliente a 80 °C, para que la amilosa forme el proceso de tixotropía.

 Los resultados obtenidos de la concentración de 90/10% de almidón/fibra tuvo la capacidad de formar un revoque delgado, impermeable y duro lo cual es de gran importancia para los fluidos de perforación evitando una pega diferencial o derrumbamientos.

29

4.2 RECOMENDACIONES

 Aplicar otros tipos de modificaciones para el almidón y fibra de yuca ya sea física o químicamente con el fin de obtener un producto con excelentes propiedades, y lograr sustituir los productos comerciales.  Determinar el efecto de la variación de temperatura sobre las propiedades

de los fluidos poliméricos formulados con almidón de yuca como agente controlador de filtrado.

 Determinar la eficiencia del almidón de yuca como controlador de filtrado en sistemas de fluidos de perforación a base de agua salada.

 Continuar con las investigaciones del uso de polímeros naturales en los fluidos de perforación de pozos petroleros, como sustitutos de productos comerciales por amigables con el medio ambiente.

 Realizar una evaluación de la mezcla de almidón de yuca con otro producto natural, para comprobar su efectividad como agente controlador de filtrado.

30

5. BIBLIOGRAFÍA

American Petroleum Institute. (2010). API Specification 13A. En ISO 13500: 2009 (Identical), Petroleum and natural gas industries- Drilling Fluids –

Specifications and Testing (pág. 59). Texas.

API Recomended 13B-1. (2003). Recommended Practice for field testing water-based drilling fluids.

Aquino , C. (2000). Tecnología de perforacion y fluidos de perforación. Venezueal: UDO.

Aristizábal, J., Sánchez, T., & Lorío, D. M. (2007). Guía técnica para producción y análisis de almidón de yuca. Roma.

Ariza, E., & Fajardo , A. (2010). Factibilidad del uso de almidón de plátano como aditivo para lodos de perforación. Revista OIN, 15-22.

BAROID. (2000). The Complete Fluid Company. En H. Company, Manual de fluidos Baroid (págs. 5-43). Houston.

CCDC Ecuador. (2016). Laboratorio fluidos de perforación y completación CCDC Ecuador. Quito.

Dowell. (1991). Drilling Fluids Manual. Houston.

Energy API. (2014). Manual de fluidos de perforación. Texas.

Instituto Americano del Petróleo. (2001). Manual de Fluidos de Perforación. Procedimiento estándar para las pruebas de fluidos de perforación. Dallas, Texas.

Lopez, A. S. (2002). Obtención de jarabes de glucosa por hidrólisis enzimáticas de almidón extraida de tres variedades de yuca. Tesis de

Pregrado, Escuela Química. Universidad de Santader. Santander. Lumus, J., & Azar, J. (1986). Drilling Fluids Optimización-A Practical Field

Approach,. Oklahoma: PennWell Publishing Company.

Luzardo, P., & Muller, A. (2001). Estudio del comportamiento de polímetros hidrosolubles como controladores de filtrado en fluidos de perforación. Mejia de Tafur, M. S. (2009). Fisíologia de la Yuca (Manihot esculenta

31 Molina, C. A., & Rogriguez, J. C. (2010). Factibilidad del uso del almidón de

plátano como aditivo para lodos de perforación. Bucaramanga. P.D.V.S.A. CIED. (2002). Manual de Fluidos de Perforación.

P.D.V.S.A. (2005). Fluidos. Caracas.

Pacheco del Ahaye, E., & Techeira, N. (2009). Propiedades quimicas y funcionales del almidón nativo y modificado de ñame (dioscorea

alata). Caracas.

Patiño, O. F. (2008). Prueba de Filtrado API.

PDVSA-INTEVED. (2004). Polímero en solución y aplicación de polímeros en la industria petrolera. Miranda.

Schlumberger. (2013). Fundamentos de los Fluidos de Perforación . Noruega: Don Williamson.

SCOMI OIL TOOLS. (2000). Manual de calidad de aditivos para fluidos de perforación. Monagas - Venezuela.

32

6. ANEXOS

ANEXO 1

HORNO DINÁMICO OFITE

ANEXO 2

33

ANEXO 3

FILTRO PRENSA API OFITE

ANEXO 4

34

ANEXO 5