POLÍMEROS Una molécula grande (macro) que está formada por la repetición de pequeñas unidades químicas simples. POLY - Muchos MER - Parte.

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2 POLÍMEROS Una molécula grande (macro) que está formada por la repetición de pequeñas unidades químicas simples. POLY - Muchos MER - Parte

3 POLÍMEROS MONO - MER DI - MER TRI - MER - Una - Parte Dos - Partes Tres - Partes OLIGO - MER - Algunas - Partes POLI - MER - Muchas - Partes

4 POLÍMEROS LOS TRES TIPOS DE POLÍMEROS MÁS IMPORTANTES - NATURAL Almidones, polímeros XC - NATURAL MODIFICADO CMC, PAC, CMS, HEC - SINTÉTICO SPA, PHPA

5 POLÍMEROS El polímero más simple es: POLIETILENO MW=28 (C 2 H 4 ) n El Peso Molecular promedio para la mayoría de los polímeros es 50.000 a 200.000. El MW más alto ronda los 2.000.000 y algunas proyecciones llegan a 50.000.000 para algunos de los Biopolímeros. (Como el XCD)

6 POLÍMEROS Aplicaciones: - Pérdida de fluido - 3 maneras - Viscosidad - 2 maneras - Formación y Estabilización del Pozo - Total de Floculantes - Floculantes Selectivos - Entrecruzamiento

7 POLÍMEROS Aplicaciones: Pérdida de fluido - 3 maneras: - Defloculantes - CMC/LV, POLY PAC/UL, SPERSENE. - Fase Viscosificación líquido - CMC/HV, POLYPAC/R, DUO-VIS - Comprime y deforma partículas coloidales - para taponar los poros en el revoque - MY LO JEL, ASPHALTS, TANNATHIN Viscosidad - 2 maneras: - Fase viscosificación del líquido - (idem arriba) - Floculante - (alto peso molecular con grupos cargados para adsorción en arcillas.

8 POLÍMEROS - PESO MOLECULAR - La suma de todos los pesos atómicos en el compuesto. ej: Etileno -MW = 28 ¿Por qué? C 2 H 4 = Fórmula Química El carbón tiene como número atómico el 12. El hidrógeno tiene como número atómico el 1. (2 x 12) + (4 x 1) = 28

9 POLÍMEROS ESTRUCTURA de los polímeros: - LINEAL - CMC, HEC, POLIACRILATO, PHPA - RAMIFICADOS – ALMIDONES, CMS, Biopolímeros - ENTRECRUZADOS – Biopolímeros entrecruzados

10 Lineal Ejemplos: CMC, HEC, Poliacrilato, PHPA

11 Ramificados Ejemplos: Almidón. Polímero XC, CMS

12 Entrecruzados Ejemplos: Polímero XC Entrecruzado

13 POLÍMEROS GRADO DE POLIMERIZACIÓN: La extensión de un polímero está determinada por el número de unidades repetitivas en la cadena. - La mayoría de los polímeros comerciales tienen un D.P. que va de 500 a 5000. Determina si el polímero va a funcionar como: - Un Dispersante Bajo peso molecular - Un Reductor de pérdida de fluido Peso molecular medio - Un Viscosificador Alto peso molecular - Encapsulador “ “ “ - Floculante Selectivo “ “ “

14 POLÍMEROS Extensión cadena – Determina la funión de los polímeros. Cadena corta – polimeros dispersantes (mw = 10,000) Cadena media – control pérdida fluido - (mw = 100k- 200k) Viscosificadores - (mw = 200k - 300k) Cadena larga - Encapsuladores, Viscosificadores, Floculantes - (mw = 3M - 20M)(50M)

15 POLÍMEROS GRADO DE SUSTITUCIÓN: Se refiere al número de grupos de reemplazo del polímero por unidad de repetición. Convierte al Polímero en: Resistente al ataque bacteriano Más tolerante a la dureza de los Cloruros Soluble en agua Máximo D.S. es 3.0 en la Molécula de Glucosa, porque tiene 3 grupos OH - que pueden ser reactivos. La solubilidad acuosa se obtiene a un D.S. de 0.45 y superior. Cuanto mayor el D.S. más tolerante será el polímero a la sal y a la dureza.

16 Propiedades Físicas Grado de Sustitución O O O HH H OH H H H H H O H O H n CH 2 OH CH 2 OH CELULOSA

17 Propiedades Físicas Grado de Sustitución CARBOXI METIL CELULOSA O O O HH + H OH H H H - H CH 2 OCH 2 COO H CH 2 OCH 2 COO O H O H n - Na...... +

18 Propiedades Físicas Grupos Funcionales Hidroxil Carboxil Carboximetil Hidroxietil Sulfonado Amina

19 Desempeño del Polímero Influenciado por: Concentración Química del agua - Salinidad - Dureza - pH Sólidos Temperatura Bacteria

20 POLÍMEROS Polímeros NATURALES - MY LO JEL – Almidón de maíz - Poly Sal – Almidón de papa - Biopolímeros - Duo-vis, Flo-vis XC - Xantamonas Campestri (Bacteria) Secreta el polímero como un revestimiento alrededor de su cuerpo celular.

21 POLÍMEROS NATURALES Almidón de Maíz - “ My-Lo-Jel” No-iónico Peso molecular promedio ~100,000

22 My-Lo-Jel Aplicaciones Pérdida de control del fluido - Agua dulce - Agua de sabor desagradable - Agua de mar - Agua salada saturada - Sistemas de polímeros Tratamiento - 4-8 ppb

23 My-Lo-Jel Limitaciones Fermentación Alto calcio, alto pH Temperatura estable a 225°F Problemas de control de calidad

24 Polímeros NATURALES Almidón de Papa - “ POLYSAL” No-iónico Peso molecular promedio ~120,000 Mayor relación amilosa a amilopectina

25 POLYSAL Aplicaciones Control de Pérdida de Filtrado - Agua dulce - Salmueras NaCl, KCl, CaCl 2, MgCl 2 - tratamiento -2-6 ppb

26 POLYSAL Limitaciones Temperatura estable a 250°F Fermentación

27 Polímero XC Biopolímero - X antamonas C ampestri No-iónico a levemente aniónico Peso molecular promedio 2.000.000+ Polímeros ramificados complejos

28 Xantan Gum (Goma Xantana) O H H H OH H H O H O H H CH 2 OH H CH 2 OH H O H n H H O H CH 2 OCCH 3 O O O O

29 Polímero - XC / XCD Aplicaciones - Suspensión Tixotrópico Baja velocidad de corte de viscosidad elevada - Viscosificador Dilución del corte - Efectivo en agua dulce y salmueras duras

30 Polímero - XC / XCD LIMITACIONES - Temperatura estable a 300°F - Muy caro

31 POLÍMEROS Polímeros NATURALES MODIFICADOS : CMC – Carboxil Metil Celulosa PAC – Celulosa Polianónica - POLY PAC CMS – Carboxil Metil Almidón - THERMPAC-UL HEC – Hidroxi Etil Celulosa - (No se utiliza en Lodos)

32 POLÍMEROS CMC y PAC Aniónico MW promedio - 200.000 – 225.000 Hi Vis - 140.000 – 175.000 Lo Vis

33 CMC y PAC A plicaciones Viscosidad Pérdida control fluido

34 CMC y PAC Producto Peso Mol. D.P. D.S. (1,000) (Grado Pol.) PAC LV140-170850-10000.9-1.0 PAC HV200-2251130-12800.9-1.0 CMC LV140-170850-10000.7-0.8 CMC HV200-2251130-12800.7-0.8

35 CMC y PAC Limitaciones Producto Cl-DurezaTemp °F PAC LVSat.1,000300 PAC HVSat.1,000300 CMC LV20,000 500300 CMC HV20,000 500300

36 Carboximetil Almidón (CMS) Modificado natural Aniónico Peso molecular 140,000 - 170,000

37 Carboximetil Almidón O H H H OH H H O H O H CH 2 H H O OH H n O O O O n Amilopectina Amilosa... CH 2 OCH 2 COO + - Na...

38 Carboximetil Almidón Aplicaciones: Pérdida control fluido No aumenta la viscosidad

39 Carboximetil Almidón ( Thermpac - UL ) Limitaciones: 100.000 mg/l Cl - 1200 mg/l Ca 2+ 275°F

40 Polímero HEC Natural modificado Peso molecular 200.000 – 225.000 No-iónico

41 Hidroxietil Celulosa O O O HH H OH H H H H H O H O H n OCH 2 CH 2 OH CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OH CH 2 OCH 2 CH 2 OH

42 Polímero HEC Aplicaciones Pérdida fluido Viscosidad Agua dulce, agua de mar, salmueras pesadas

43 Polímero HEC Limitaciones Temperatura estable a alrededor de 150°F Efectividad disminuye a un pH superior a 10 Efectividad disminuye en salmueras pesadas Falta de tixotropía

44 POLÍMEROS Polímeros SINTÉTICOS: SPA – Poliacrilato de Sodio SP-101 Cypan PHPA – Poliacrilamida Parcialmente Hidrolizada Varios Co-polímeros

45 Poliacrilato de Sodio (SPA) Sintético Aniónico Peso molecular - <10.000 para defloculante - ~300.000 para pérdida control fluido

46 POLIACRILATO DE SODIO ( SP - 101 ) CH 2 COO CH COO CH 2 n + - Na... + -... + -...

47 Poliacrilato de Sodio Aplicaciones Bajo Peso Molecular Defloculante Agua dulce Bajo nivel de tratamiento - 0.1 - 0.5 ppb

48 Poliacrilato de Sodio Aplicaciones Peso molecular Mediano Pérdida control fluido Defloculante Agua dulce

49 Poliacrilato de Sodio Limitaciones 10,000 Cl - 400 Ca 2+ Alto contenido sólidos 450°F

50 PHPA Poliacrilamida parcialmente hidrolizada - Peso molecular >2,000,000 - Aniónico - Suspensión de aceite mineral o seco

51 POLY-PLUS (PHPA) Aplicaciones - Estabilización lutita – Encapsulación – Viscosificación de la fase acuosa – Adsorción de agua libre - ENCAPSULACIÓN – El proceso mediante el cual POLY-PLUS® se envuelve alrededor de las láminas de arcilla, previniendo que el agua penetre en la estructura de capas de las arcillas. Previniendo, por lo tanto, la hidratación y dispersión de las arcillas. - Lubricidad

52 PHPA Limitaciones Control sólidos esencial Minimizar LGS Mantener pH < 10.0 - 10.5 Cemento - (alto pH y alto Calcio) 300°F Falta de características tixotrópicas

53 PHPA Poli Acrilamida Parcialmente Hidrolizada O Poliacrilamida / Copolímero Poliacrilato

54 + - Na... CH 2 2 2 2 n CONH 2 COO CONH 2 2

55 M-I POLY-PLUS 30% ACRILATo - 70% ACRILAMIDA M.W. = 3 a 15 millones + - Na. CH 2 2 2 2 n CONH 2 COO CONH 2 2 CH.. + - Na. COO..

56 M-I SP-101 70% ACRILATO - 30% ACRILAMIDA M.W. = 300,000 + - Na. CH 2 2 2 2 n CONH 2 COO CONH 2 CH.. + - Na. COO.. + - Na. COO..

57 PHPA Peso molecular >2,000,000 Aniónico Suspensión de aceite seco o mineral

58 PHPA A plicaciones Agua dulce Agua de mar Base Potasio Salmuera NaCl

59 PHPA Limitaciones Control de sólidos, esencial Mantener pH <10.0 Cemento 300°F Falta de características tixotrópicas

60 Suspension & Hole Cleaning (LSRV) XCD0.3 - 8.6 kg/m 3 Xanvis0.3 - 8.6 kg/m 3 FloVis for Drill-in5.7 - 11.4 kg/m 3 >40,000 CPScps @ 0.3 RPM Fluid Loss Control Corn Starch8.6 - 17 kg/m 3 107°CHigh pH, Bacteria Potato Starch5.7 - 14.3 kg/m 3 121°CBacteria CMC HV1.4 - 5.7 kg/m 3 135°C500 Ca ++, 20,000 Cl - CMC LV1.4 - 5.7 kg/m 3 135°C500 Ca ++, 20,000 Cl - PAC HV1.4 - 5.7 kg/m 3 135°C1000 Ca ++ PAC LV1.4 - 5.7 kg/m 3 135°C1000 Ca ++ CMS (LV)1.4 - 8.6 kg/m 3 135°C1200 Ca ++, 100,000 Cl - SPA (HV)1.4 - 5.7 kg/m 3 232°C300 Ca ++ Deflocculants SPA (LV w/10,000 M.W.)0.3 - 1.4 kg/m 3 232°C300 Ca ++ Shale Stability PHPA1.4 - 7.1 kg/m 3 149°C400 Ca ++, 10 + pH

61 Suspension & Hole Cleaning (LSRV) XCD0.1 - 3.0 lbs/bbl Xanvis0.1 - 3.0 lbs/bbl FloVis for Drill-in 2 - 4.0 lbs/bbl>40,000 CPScps @ 0.3 RPM Fluid Loss Control Corn Starch3 - 6 lbs/bbl225°FHigh pH, Bacteria Potato Starch2 - 5 lbs/bbl250°FBacteria CMC HV.5 - 2.0 lbs/bbl275°F500 Ca ++, 20,000 Cl - CMC LV.5 - 2.0 lbs/bbl275°F500 Ca ++, 20,000 Cl - PAC HV.5 - 2.0 lbs/bbl275°F1000 Ca ++ PAC LV.5 - 2.0 lbs/bbl275°F1000 Ca ++ CMS (LV).5 - 3 lbs/bbl275°F1200 Ca ++, 100,000 Cl - SPA (HV).5 - 2 lbs/bbl450°F300 Ca ++ Deflocculants SPA (LV w/10,000 M.W.)0.1 - 0.5 lbl/bbl450°F300 Ca ++ Shale Stability PHPA.5 - 2.5 lbs/bbl300°F400 Ca ++, 10 + pH

62 PHPA System PHPA2.9 - 16.3 kg/m 3 Shale Stabilizer Gel28.5 - 34.2 kg/m 3 Filter Cake & Fluid Loss XCD1.4 - 7.1 kg/m 3 LSRV SPA or Pac2.9 - 16.3 kg/m 3 Fluid Loss Control KOH or NaOHto 9.0 - 9.5 pH Maintenance of PHPA PHPA Concentration Tests Cuttings at Shaker Ammonium Extraction Test by Mud Engineer MBT< 71.3 kg/m 3 % LGS< 6% LSRV3 RPM Reading >75% of bit size (US) as min. pH9.0 - 9.5 w/ KOH of NaOH Fluid Lossin range w/ SPA or PAC

63 PHPA System PHPA1.0 - 2.0 lbs/bblShale Stabilizer Gel10 - 12 lbs/bblFilter Cake & Fluid Loss XCD.5 - 2.5 lbs/bblLSRV SPA or Pac1.0 - 2.0 lbs/bblFluid Loss Control KOH or NaOHto 9.0 - 9.5 pH Maintenance of PHPA PHPA Concentration Tests Cuttings at Shaker Ammonium Extraction Test by Mud Engineer MBT< 25 lbs/bbl % LGS< 6% LSRV3 RPM Reading >75% of bit size (US) as min. pH9.0 - 9.5 w/ KOH of NaOH Fluid Lossin range w/ SPA or PAC

64 Resumen: Tres tipos de polímeros: Aplicaciones: - Grado de sustitución - Grado de polimerización Limitaciones - Temperatura - Iones en solución - pH - Sólidos Sistema Polímero PHPA