Las arcillas son minerales presentes en casi todas las formaciones que contienen sedimentos clasticos que dieron lugar a la aparicion de los hidrocarburos. aunque sus estructuras varian unas de otras, sus componentes son casi los mismos, asi como sus comportamientos ante la presenciadel agua u otras caracteristicas propias de la formacion

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR
PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSION - CABIMAS
Realizado por:
Ciro Gomez
C.I. 20.940.770
Cabimas, Junio de 2016

2. Introducción a las Arcillas: El término arcilla se usa habitualmente con
diferentes significados:
 Desde el punto de vista mineralógico, engloba a un grupo de
minerales (minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte,
cuyas propiedades fisico-químicas dependen de su estructura y de su
tamaño de grano, muy fino (inferior a 2 μm).
 Desde el punto de vista petrológico la arcilla es una roca sedimentaria,
en la mayor parte de los casos de origen detrítico, con características
bien definidas. Para un sedimentólogo, arcilla es un término
granulométrico, que abarca los sedimentos con un tamaño de grano
inferior a 2 μm.
En general, el término “arcilla” se usa para describir los minerales
arcillosos molidos de alta calidad, como la bentonita de Wyoming, que son
agregados para aumentar la viscosidad del lodo y mejorar el revoque. Sin
embargo, los recortes, la barita y otros sólidos también aumentan la
viscosidad, especialmente si el tamaño de las partículas se degrada dentro
del rango de tamaños coloidales. En un lodo de perforación, la viscosidad
aumenta proporcionalmente al área superficial de los sólidos. Las arcillas son
constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos debido a
que son, en su mayor parte, productos finales de la meteorización de los
silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio
exógeno se hidrolizan.
Los minerales arcillosos son minerales de silicato alumínico de granos
finos que tienen microestructuras bien definidas. Las formaciones que
permiten la penetración de agua dentro de la lutita hacen que los materiales
arcillosos desarrollen presiones de hinchamiento que pueden romper la
cementación que mantiene unida a la lutita, desestabilizándola y creando
serios problemas durante las operaciones realizadas. Las presiones de
hinchamiento siempre se encuentran presentes en lutitas con alto contenido
de arcillas y actúan como fuerzas de tensión sobre las láminas de estas.

3. Tipos de arcillas
Arcilla Definición Características
Esmectita
Esmectita, término
utilizado antes que
montmorillonita, es una
palabra que describe
una estructura que
forma capas y ha sido
utilizado para describir
este grupo de arcillas.
Por lo tanto, el grupo
fue renombrado
esmectita siendo
montmorillonita una
especie dentro de este
grupo.
- La estructura básica de las
esmectitas es capas alternas con
láminas delgadas de silica y de
alumina.
- Como la arcilla usualmente ha
estado expuesta al agua de mar y a
otras fuentes de cationes durante las
deposiciones, algunas siliconas y
aluminios han sido reemplazados.
- Otro término comúnmente aplicado
a este grupo de arcillas es bentonita.
Bentonita es el nombre de una roca
encontrada cerca de Ford Benton,
Wyoming.
Ilita
Ilita debe su nombre al
estado de Ilinois
(EEUU) y es la arcilla
más abundante
encontrada en rocas
sedimentarias.
- Ilita estructuralmente es similar a
bentonita pero la sustitución de
aluminio por silice en el tetaedro de
sílice crea una mayor deficiencia de
cargas.
- Esta deficiencia la satisfacen los
iones de potasio localizados entre las
unidades sucesivas de arcilla. Ilita es
esencialmente inerte al hidratarse.
- Los lodos tratados con potasio son
especialmente exitosos al estabilizar
lutitas que contienen grandes
cantidades de ilita
Kaolinita
Kaolin es una
traducción del nombre
chino “Kauling”, el
nombre de una montaña
en China donde el
material fue
descubierto.
- Este grupo proporciona las arcillas
blancas utilizadas en la elaboración
de la cerámica china y en la industria
del papel.
- La Kaolita se compone de una
lámina de sílice y de una lámina de
alumina.
- Los átomos que componen su
estructura se combinan casi
completamente resultando en una
superficie con carga neutra.
- Esto proporciona muy poca
expansión o hidratación de la
estructura.

4. Clorita
El grupo de cloritas
obtiene su nombre de la
palabra griega
“Chloros”, un pálido o
amarillo verdoso claro.
- Clorita es similar a la bentonita
excepto que tiene una capa de
hidróxido de magnesio entre las
láminas de arcilla.
- Esta capa neutraliza las cargas en
la superficie lo que hace que la clorita
no se expanda.
Vermiculita
El nombre de este
grupo se origina por la
disposición de estas
arcillas de asumir la
apariencia de un
gusano pequeño
cuando se calienta.
Verniculari significa en
latín “criar gusanos”
- Tiene un enrejado expandible pero
se diferencia de la esmectita en que
la expansión puede ocurrir solo hasta
un grado limitado.
- Los minerales naturales contienen
considerables cantidades de
magnesio e hierro, siendo magnesio
el catión intercambiable.
Capas
mixtas
Las arcillas con capas
mixtas se forman por la
alteración de los
diferentes minerales
arcillosos.
- Estas consisten en variedades
intermediarias de los otros cinco
grupos.
- Las arcillas con capas mixtas
usualmente son una combinación de
las arcillas del tipo esmectita e ilita.
- La proporción de las capas que se
hinchan y las que no se hinchan
determinan la expandibilidad de estas
arcillas.
Atapulgita
El nombre de atapulgita
viene de Attapulgus, el
lugar en el estado de
Georgia (EEUU) donde
se consiguen estas
arcillas.
- Es un silicato de hidrosilicato de
magnesio y aluminio.
- La estructura de los cristales de
atapulgita consisten en conjuntos de
agujas dispuestas irregularmente que
son huecos.
- Cuando se mezclan fuertemente con
agua, los conjuntos se separan en
agujas individuales.
Sepiolita
El nombre sepiolita es
un nombre Griego muy
antiguo dado a un
molusco marino, el jibia,
el cual tiene unos
huesos muy porosos y
livianos.
- Lodos con sepiolita han sido
utilizados en pozos geotérmicos
porque las altas temperaturas no
afectan sus propiedades.

5. Utilización en los fluidos de perforación
Las arcillas y los minerales componentes de las arcillas son importantes
en la industria petrolera por dos razones. Primero, las arcillas comerciales se
añaden a los fluidos de perforación para dar viscosidad y controlar el filtrado.
Segundo, hay arcillas presentes en casi todas las rocas sedimentarias. Su
reacción con los fluidos de perforación puede causar grandes problemas
como ensanchamiento del hoyo, derrumbes, y control reológico.
La magnitud del problema es aparente si consideramos que las lutitas,
limolitas y otras, componen más de la mitad de las rocas sedimentarias. Este
tipo de rocas están compuestas de arcillas en más del 50%. Inclusive la
arenisca puede contener de 20 - 30% de arcillas minerales. Mientras mejor
entienda el ingeniero de lodos las arcillas, mayor será su capacidad para
controlar los problemas que se le presenten durante la perforación.
Los sólidos coloidales producen la mayoría de la viscosidad en los lodos
de perforación, debido a este aumento del área superficial. Por este motivo,
el volumen de los sólidos coloidales contenidos en el lodo de perforación
debe ser controlado por razones de economía y eficacia. Para el sistema de
fluido, el término bentonita se usa para describir la montmorillonita sódica
explotada comercialmente que se usa como aditivo para el lodo de
perforación.
En la industria de fluidos de perforación, ciertos minerales arcillosos tales
como la esmectita, uno de los principales componentes de la bentonita, son
usados para proporcionar viscosidad, estructura de gel y control de filtrado.
Las arcillas de la formación se incorporan en el sistema de fluido de
perforación durante las operaciones de perforación y pueden causar varios
problemas.

6. Preparación de los fluidos de perforación
El Fluido de Perforacion es un fluido de características químicas y físicas
apropiadas, que puede ser aire o gas, agua, petróleo y combinaciones de
agua y aceite con diferente contenido de sólidos. El objetivo principal que se
desea lograr con un fluido de perforación, es garantizar la seguridad y
rapidez del proceso de perforación, mediante su tratamiento a medida que se
profundizan las formaciones de altas presiones, la circulación de dicho fluido
se inicia al comenzar la perforación y sólo debe interrumpirse al agregar cada
tubo, o durante el tiempo que dure el viaje que se genere por el cambio de la
mecha.
En perforación, aunque la base es un lodo bentonítico puro formado por
una suspensión de arcilla montmorillonítica en agua, sea adicionan ciertos
productos para conseguir unas características y propiedades del lodo que
se aproximen a las consideradas experimentalmente como más
óptimas. Entre los aditivos figuran como esenciales los siguientes
productos:
 Sulfato bárico obaritina(SO4Ba)
 Carboximetil-celulosa (CMC)
 Quebracho
 Lignosulfonatos
 Soda cáustica
 Bicarbonato sódico
 Polifosfatos
El adecuado desempeño de un fluido de perforación depende de una
meticulosa preparación del mismo, teniendo en cuenta propiedades tales
como: densidad, viscosidad, pH, filtración, contenido de solidos de alta y baja
gravedad; con el fin de que aporte las funciones mecánicas y físico-químicas
para la formación que se quiere perforar. La base o solvente de un fluido
dependerá de las propiedades de la formación trabajada.