Laboratorio de ph (Análisis del ph de un lodo de perforación)

1. i
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE GEOLOGÍA Y PETRÓLEOS
DEPARTAMENTO DE PETRÓLEOS
LABORATORIO DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN Y PETROFÍSICA
LABORATORIO DE CONCENTRACIÓN IÓNICA
DE HIDRÓGENO (pH)
AUTORES: CEVALLOS GABRIEL.
GORDILLO MIGUEL.
IRIGOYEN JORGE.
SANCHO VALERIA.
PRÁCTICA #9
FECHA DE ELABORACIÓN DE LA PRÁCTICA: 07/05/2014
FECHA DE ENTREGA DE INFORME: 15/05/2014

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ÍNDICE
1. TEMA ...........................................................................................................................3
2. OBJETIVOS GENERALES..................................................................................................3
2.1. OBJETIVO ESPECÍFICO.-..........................................................................................3
4. MARCO TEÓRICO ..........................................................................................................3
4.1 CONCENTRACIÓN IÓNICA DE HIDRÓGENO (pH).-.........................................................3
4.1.1 IONIZACIÓN DEL AGUA.- ........................................................................................4
4.1.2 ÁCIDOS.-...............................................................................................................4
4.1.3 EQUILIBRIO QUÍMICO.-..........................................................................................4
4.1.4 ALCALINIDAD.- ..........................................................Error! Bookmark not defined.
5. ESQUEMAS...................................................................................................................6
6. ANEXOS........................................................................................................................7
7. CONCLUSIONES.-...........................................................................................................8
8. BIBLIOGRAFÍA...............................................................................................................8

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1.TEMA
CONCENTRACIÓN IÓNICA DE HIDRÓGENO (pH)
2.OBJETIVOSGENERALES
Los objetivos que se quieren alcanzar en esta práctica son:
1. Determinar el pH del fluido de perforación, ya que las interacciones de la
arcilla, la solubilidad de distintos componentes y la eficacia de los aditivos
dependen del pH.
2.1. OBJETIVO ESPECÍFICO.-
2. Analizar y diferenciar los métodos para obtener los valores de pH. .
3. Identificarlosdiferentescoloresenlastiras de plástico para determinar si es un ácido
o una base.
4.MARCO TEÓRICO
4.1 CONCENTRACIÓN IÓNICA DE HIDRÓGENO (pH).-
El valor de pH se usa para describir si una sustancia es ácida o básica en las soluciones.
Matemáticamente,el valorde pHse define comoel logaritmonegativode laconcentración de
iones de hidrógeno.
𝑝𝐻 = −log[ 𝐻+] 𝑬𝒄. 𝟏
Para identificar la acidez o la basicidad, se analizan los valores que se obtengan, es decir; los
valores bajos de pH corresponden a una acidez creciente mientras que, altos valores de pH
pertenecen a una alta basicidad.
Es importante tomarencuentaque un cambiode unidadde pH corresponde a un aumento de
diez veces la concentración de iones hidrógeno.

4. 4
4.1.1 IONIZACIÓN DEL AGUA.-
El agua es conocido como un electrolito muy débil existente en la naturaleza y se presenta
como moléculasde 𝐻2 𝑂 .El mismoque puede ionizarse para formar iones hidronio ( 𝐻3 𝑂+)e
hidroxilo ( 𝑂𝐻).
El agua estáenequilibrio conlos ionesmencionadosanteriormente, según como se presenta
en la siguiente ecuación:
2𝐻2 𝑂 ↔ 𝐻3 𝑂+ ( 𝑎𝑞) + 𝑂𝐻−(𝑎𝑞)
El símbolo (𝑎𝑞) indicaque losionesestándisueltosenel agua,formandounasoluciónacuosa.
Como el agua reacciona consigo misma para ionizarse, el proceso se llama auto-ionización.
Este equilibrio con los iones hidronio e hidróxido sirve de base para la clasificación de los
ácidos y las bases.
4.1.2 ÁCIDOS.-
Los ácidos son substancias que adquieren iones hidrógeno ( 𝐻+) al disolverse en el agua,
aumentando la concentración de hidronio ( 𝐻3 𝑂+).
La concentración para los diferentes iones está indicada por el producto químico mostrado
entre corchetes, tal como [𝐻+], para la concentración de iones hidrógeno.
4.1.3 EQUILIBRIO QUÍMICO.-
La expresión de equilibrio para el proceso de auto-ionización es la siguiente:
𝐾 𝑤 = [ 𝐻+][ 𝑂𝐻−] 𝑬𝒄.𝟐
Esta expresiónse utiliza para describir las condiciones de equilibrio de las especies químicas
relacionadas. 𝐾 𝑤 Llamada la constante de equilibrio y el subíndice (𝑤)es referente al agua.
La constante de equilibrio, 𝐾 𝑤, depende de la temperatura (𝑎𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 𝐾 𝑤) y de la
concentración iónica de la solución (salinidad). Por lo tanto 𝐾 𝑤 es constante si la temperatura
permanece sin variar. A 25ºC, 𝐾 𝑤 = 1 ∗ 10−14.
“En una solución neutra, la concentración de hidrógeno [𝐻+] es igual a la concentración de
hidróxido[ 𝑂𝐻−]; por lo tanto, cada uno tendría una concentración de 1𝑥 10−7, y la solución
tendría un 𝑝𝐻 = 7”.

5. 5
 “Si [𝐻+] aumenta, disminuye [ 𝑂𝐻−] y la solución se vuelve más ácida”.
 “Si [ 𝑂𝐻−] aumenta, en consecuencia disminuye [𝐻+] y la solución se vuelve más
básica”.
“Los iones 𝐻+ (aq) y 𝑂𝐻− (aq) siempre estánpresentesenlassolucionesacuosasque estánen
equilibrioconel solvente. Los iones 𝐻+ (aq) y 𝑂𝐻− - (aq) pueden reaccionar con otros iones,
afectandoa lasconcentracionesde otrosenlasolución.Poreste motivo, se hacen referencias
a las concentracionesde 𝐻+ (aq) y 𝑂𝐻− (aq). Para facilitar esta referencia, los términos 𝑝𝐻 y
𝑝𝑂𝐻 se definen como”:
𝑝𝐻 = −log[𝐻+]
𝑝𝑂𝐻 = −log[ 𝑂𝐻−] 𝑬𝒄. 𝟑
“Una relaciónprácticaentre el 𝑝𝐻 yel 𝑝𝑂𝐻 puede serdeterminadatomandoel logaritmo
negativo(indicadoporunap) de 𝐾 𝑤, resultandoen”:
𝑝𝐾 𝑤 = −log 𝐾 𝑤 = − log[𝐻+]−log[𝑂𝐻−]
“Usando lasdefinicionesanterioresde 𝑝𝐻 y 𝑝𝑂𝐻,podemosdeterminarque,a 25ºC”:
𝑝𝐾 𝑤 = 𝑝𝐻 + 𝑝𝑂𝐻
Como 𝐾 𝑤 = 1 ∗ 10−14
𝑝𝐾 𝑤 = −log 𝐾 𝑤 =14
Lo cual resultaen:
𝑝𝐻 + 𝑝𝑂𝐻 = 14 𝑬𝒄. 𝟒
Figura 1: Escala de pH, ácidos y bases

6. 6
En la figura 1 se puede observar que los valores bajos de 𝑝ℎ corresponden a los ácidos y los
valores bajos de 𝑝𝑂𝐻 corresponden a las soluciones básicas.
5.ESQUEMAS
Figura 2: Palillos indicadores
“El métodode tira de plásticose usa frecuentemente paramedirel pHenel campo,perono
constituye el métodopreferido.Este métodosóloesfiable paraloslodosbase aguaque tienen
una composiciónmuysimple”.
Figura 3: El pH-metro
“El pH-metro es un instrumento utilizado para determinar el pH de soluciones acuosas,
midiendoel electro-potencial generado entre el electrodoespecial de vidrio y el electrodo de
referencia”.

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6.ANEXOS
PROCEDIMIENTO NORMALIZADO
A. Papel pH (Palillos Indicadores)
1. “Colocarun palilloindicadorde pHen el lodoydejarlohastaque el color se estabilice,
locual requiere generalmentemenosde unminuto.Enjuagarel palilloconagua
desionizada,sinsecarconun trapo”.
2. “Comparar loscoloresdel palilloconel patrón de color proporcionadoyestimarel pH
del lodo”.
3. “Ajustarel pH del lodoa la unidadde pH 0,5 máspróxima”.
B. Medidorde pH
1. “Obtenerlamuestrade fluidoaprobar y dejarque alcance la temperaturade 75±5ºF
(24±3ºC)”.
2. “Dejarque las soluciones amortiguadorasalcancenlamismatemperaturaque el fluido
a probar. Para obteneruna medida precisa del pH del fluido de la prueba, la solución
amortiguadorayel electrodode referenciadebenestarala misma temperatura. El pH
de la solución amortiguadora indicado en la etiqueta del recipiente sólo es para 75ºF
(24ºC). Para calibrar a otra temperatura, se debe usar el pH efectivo de la solución
amortiguadora a esa temperatura. Tablas de valores del pH de la solución
amortiguadora a diferentes temperaturas pueden ser obtenidas del fabricante y
deberían ser usadas en el procedimiento de calibración”.
3. “Limpiarloselectrodos –lavarlosconagua destiladaysecar”.
4. “Colocarla sondadentrode lasoluciónamortiguadorade pH7,0”.
5. “Activarel medidor, esperar60 segundosparaque laindicaciónse estabilice.Si la
indicacióndel medidornose estabiliza,consultarlosprocedimientosde limpieza”.
6. “Medirla temperaturade lasoluciónamortiguadorade pH7,0”.
7. “Fijaresta temperaturasobre el botónde “temperatura”.
8. “Fijarla indicacióndel medidora“7,0” usandoel botónde “calibración”.
9. “Enjuagar y secarla sonda”.

8. 8
10. “Repetir las Etapas 6 a 9 usando una solución amortiguadora de pH 4,0 ó 10,0. Usar la
solución de pH 4,0 para la muestra de bajo pH, o la solución de pH 10,0 para la
muestra alcalina. Ajustar el medidor a “4,0” o “10,0” respectivamente, usando el
botón de temperatura”.
11. “Controlar de nuevo el medidor con la solución amortiguadora de pH 7,0. Si la
indicaciónhacambiado,fijarlade nuevoa “7,0” con el botón de “calibración”. Repetir
las Etapas 6 a 11. Si el medidor no se calibra correctamente, reacondicionar o
reemplazarloselectrodosde la manera indicada en los procedimientos de limpieza”.
12. “Si el medidor calibra correctamente, enjuagar y secar los electrodos. Colocar la
muestra a probar. Esperar unos 60 segundos para que la indicación se estabilice”.
13. “Registrarel pH medido,juntoconlatemperaturade lamuestraprobada.Indicarsi se
probóel lodoo el filtrado”.
14. “Limpiarminuciosamente loselectrodos, preparándolos para el próximo uso. Colocar
dentro de una botella de almacenamiento, con el electrodo a través del tapón. Usar
una solución amortiguadora de pH 7,0 para almacenar el electrodo. En general no se
recomienda usar agua desionizada para almacenar el electrodo. Si se almacena el
medidor sin usar por mucho tiempo, quitarle las pilas”.
15. “Desactivarel medidorycerrar la tapa para protegerel instrumento”.
INSTITUTO AMERICANO DEL PETRÓLEO. MANUAL DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN:
PROCEDIMIENTO ESTÁNDAR PARA LAS PRUEBAS DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN. (Cap.3, pág.
3.16 y 3.15)
7. CONCLUSIONES.-
1) La determinación del pH del fluido de perforación es una operación crítica para
el control del fluido de perforación, ya que un pH bajo agrava la corrosión.
2) Mediante el uso del papel del pH podemos determinar un valor el cual, nos
puede dar información si es ácido o una base, sin embargo este método no es
muy aceptado ya que solo es efectivo para lodos base agua, cuya composición
es muy simple.
3) El incremento de sólidos en el fluido de perforación va a influir directamente en
el aumento de la densidad debido a la contaminación de arena generando así el
aumento de esta propiedad.
8. BIBLIOGRAFÍA

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 LIBROS.-
1. INSTITUTO AMERICANO DEL PETRÓLEO. MANUAL DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN:
PROCEDIMIENTO ESTÁNDAR PARA LAS PRUEBAS DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN. Dallas.
Texas. Capítulo 3 (págs. 3.15, 3.16); Capítulo 2 (pág. 2.10).
2. PDVSA. FLUIDOS DE PERFORACIÓN ISBN. Venezuela. Capítulo 2 (pág. 8 (25pdf))
 DOCUMENTOS DE INTERNET.-
1. EQULIBRIO QUÍMICO,Recuperado de:
http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/844816962X.pdf
(págs. 138, 139).