Caracterización física, química, mineralógica y morfológica de caolín nacional, para su aplicación en sistemas cementantes empleados en pozos petroleros.

Abstract

Este proyecto de investigación tuvo como objetivo caracterizar la arcilla caolinítica presente en el yacimiento de caolín del Km 88 (estado Bolívar), con el fin de evaluar este material como posible puzolana artificial para ser aplicada en sistemas cementantes empleados en pozos petroleros. Para llevar a cabo este proyecto se realizaron diversos ensayos al caolín, tales como: porcentaje de humedad, pérdida por ignición, gravedad específica, área superficial, distribución granulométrica empleando la técnica de difracción láser, análisis químicos empleando las técnicas de fluorescencia de rayos X (FRX) para la determinación de Si y Al, y espectroscopia de emisión atómica acoplada a plasma (ICP) para la determinación de Na, K, Ca, Mg, Fe y Ti y espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) para identificar las bandas características presentes en la caolinita; análisis mineralógicos utilizando la técnica de difracción de rayos X, una lupa binocular y análisis morfológicos empleando un microscopio electrónico de barrido (MEB). Además, también se realizaron ensayos de termogravimetría, conductimetría y FTIR para conocer la temperatura óptima de calcinación del caolín y por último, se realizó la evaluación del caolín activado térmicamente en sistemas cementantes para pozos petroleros a través de pruebas reológicas y mecánicas. Los resultados obtenidos señalan que el caolín está constituido químicamente en un 49,00% de SiO2, 34,40% de Al2O3, 0,54% de TiO2, 0,56% de Fe2O3, 1,4% de K2O y 0,19% de CaO+ MgO + Na2O; mientras que mineralógicamente está conformado principalmente por cristales de caolinita tamaño limo-arcilla de alta cristalinidad y angulosidad, en menor abundancia por cristales de cuarzo (arena-limo) e ilita (limo-arcilla) y como minerales accesorio presenta zircón, hematita y magnetita. La temperatura óptima de calcinación del caolín es 600ºC y los sistemas cementantes elaborados presentan un valor límite de sustitución de cemento por metacaolín de 5% para poder ser empleada en un pozo petrolero a condiciones de 138ºC y 20,7 MPa.