Introducción

El fluido de perforación es un elemento fundamental e indispensable en la perforación de pozos petroleros y su uso se remonta a principios del siglo XX.

El propósito fundamental es ayudar a hacer rápida y segura la perforación mediante el cumplimiento de ciertas funciones; por tanto debe mantener las condiciones adecuadas, porque ellas representan entre el 20-25 % del costo total del pozo (MI SWACO 2002).

Una de las propiedades más importantes del fluido de perforación es el filtrado, porque las formaciones se comportan como una malla o tamiz controlando los sólidos y dejando pasar filtrado (fluido), por ello es importante controlarlo mediante aditivos especiales que permiten obtener un revoque fino y delgado (PDVSACIED, 2002).

Dependiendo del tipo de fase continua del fluido de perforación (agua, aceite o aire) variará el controlador de filtrado a emplear. El lignito organofílico es diseñado para el control efectivo del filtrado en sistemas de fluidos de perforación base en aceite y emulsiones (MI SWACO 2002).

El término organofílico se relaciona con la fuerte afinidad que tienen algunos materiales por compuestos orgánicos (líquidos y aceitosos) para hacerlos dispersables en ellos, rechazando sistemas acuosos.

Basado en lo descrito, la industria de los hidrocarburos está en constante investigación e incorporación de nuevas tecnologías, por tanto es importante implementar productos naturales para sustituir los existentes manteniendo y optimizando las propiedades reológicas del fluido, que sean asequibles, amigables con el medio ambiente y que disminuyan los costos (MI SWACO 2006 cp Castro et al., 2013).

En tal sentido, la sábila es una planta fanerógama (con flores), angiosperma de la familia de los Liliáceos que pertenece a la especie de plantas crasas o suculentas de las cuales también forman parte las cactáceas (Hernández y Giraldo, 2011).

Venezuela es el tercer país con superficies sembradas de sábila en América Latina. En los estados Falcón y Lara se cultivan cerca del 95 % de la producción nacional con 2300 hectáreas sembradas y 138.000 t/año de gel (Nadales, 2007).

La planta conocida como Aloe vera proporciona dos productos diferentes, el acíbar, zumo de las hojas llamado en muchas ocasiones aloe, por su nombre en latín y también posiblemente por conocerse en inglés como aloe, y el gel de aloe. Ambos productos se diferencian tanto por su localización en las hojas del vegetal, como por su composición química (Accame, 2010).

El acíbar es la sabia de la planta y se caracteriza por ser un líquido espeso, de color amarillo ámbar, amargo y olor desagradable, que se convierte en sólido de consistencia vítrea que adquiere un color oscuro (pasta de sábila) cuando es sometido a vaporización o cocción (Molero et al., 2013).

Estudios previos sobre resinas naturales muestran su uso principalmente en la industria farmacéutica, al igual que el acíbar de sábila (Aloe barbadensis).

Sin embargo, Prato et al (2008) lo empleó como inhibidor de corrosión y Lara (2010) como inhibidor de asfáltenos, ella demostró mediante pruebas de suspensión que el mismo era organofílico, característica imprescindible de los lignitos controladores de filtrado en fluidos base aceite, por lo que en la presente investigación se planteó el uso del acíbar de sábila (Aloe barbadensis) como controlador de filtrado en fluidos base aceite mineral.

Metodología

La investigación dio inicio en el laboratorio de procesamiento de la Universidad de Oriente, núcleo de Monagas, campus Los Guaritos, cuando a partir de muestras de sábila (Aloe barbadensis) proveniente del municipio Sucre del estado Falcón, se obtuvo el acíbar y se sometió a un proceso de secado (en un horno a 80 ºC durante 24 horas), según metodología expuesta por Lara (2010). 

Posteriormente, se pulverizó en un mortero y se procedió a realizar un análisis típico para la caracterización y aceptación de un lignito organofílico según metodología de la empresa Samán Tecnología Integral en Petróleo; para ello se aplicó la norma ISGC-8.2.4-1-62. 

Dicha norma se basa en los siguientes aspectos:

Criterios de evaluación:

a) Comparar las propiedades físico-químicas (Tabla I) de un producto nuevo, en este caso el acíbar de sábila (Aloe barbadensis), con las propiedades de un lignito comercial patrón (Caracterización).

mismo procedimiento utilizado durante la formulación de los fluidos 100 % aceite mineral.

La formulación empleada se expone en los resultados, porque dependen de la gravedad específica de los aditivos y productos empleados. En este caso dicho valor se obtuvo una vez realizada la fase anterior (caracterización del acíbar).

La muestra formulada se introdujo en una celda de envejecimiento dinámico, aplicándosele 200 Lbf/pie² de presión y colocándose en el horno de rolado a 300 ºF por 16 horas. 

Seguidamente se midieron las propiedades físicas y químicas de acuerdo a lo establecido en la norma API 1BB-1 y se compararon con las propiedades de un fluido patrón, en el cual se empleó lignito comercial como controlador de filtrado.

Para ello se fijaron dos criterios, el primero consistió en conocer si las propiedades en estudio cumplen los rangos operacionales mostrados en la tabla II.

Y el segundo en saber si existen diferencias estadísticas significativas entre el fluido con acíbar de sábila (Aloe barbadensis) con el fluido con lignito comercial (patrón) en las propiedades físicas de viscosidad plástica, punto cedente y filtrado.

Se estableció un diseño de bloques al azar con 2 tratamientos (m) y 5 repeticiones (n) y se aplicó un modelo estadístico no paramétrico de Friedman con α=0,5 %, mediante la aplicación del programa estadístico InfoStat.

Resultados y discusión

En la tabla III se observan los valores obtenidos de las propiedades físico-químicas del acíbar de sábila (Aloe barbadensis), así como también los valores de un lignito comercial.

(Aloe barbadensis) y el lignito comercial (0,03 g/mL). Asimismo, el acíbar de sábila (Aloe barbadensis) presentó un comportamiento igual con respecto al lignito comercial referente a la no solubilidad en agua.

Se corroboró lo señalado por Lara (2010) de que el acíbar de sábila era por naturaleza organofílico, dado que su comportamiento con el aceite Vassa Lp-90 fue soluble y dispersable. No obstante, el lignito comercial presentó una superior solubilidad y dispersión.

El mejor comportamiento del lignito organofílico se debe a que fue sometido a una reacción química con amina cuaternaria para hacerlo organofílico, método que tiene efectos sobre las fuerzas de cohesión y adhesión de las partículas (disminución de las mismas), tal como lo explica Salager (2002).

Los conceptos de cohesión y adhesión son los que determinan las fuerzas atractivas entre partículas, gotas o burbujas dispersadas en una fase continua líquida. Estas fuerzas atractivas tienden a reunir los fragmentos de fase dispersada y por lo tanto tienden a desestabilizar la dispersión.

Otro aspecto a considerar es que el acíbar de sábila se comporta como una suspensión, es decir, como una dispersión relativamente estable de un sólido en un líquido. La estabilidad se refiere a la sedimentación y a la floculación (Salager, 1993).

En lo que respecta a la aceptación o rechazo de acíbar de sábila como posible controlador de filtrado, los resultados se muestran en la tabla IV.

      El acíbar de sábila (Aloe barbadensis) no cumplió con el porcentaje de filtrado señalado en la norma ISGC-8.2.4-1-62 cuando se formuló para 10 lpb, así que, por tratarse de un estudio exploratorio, se decidió aumentar la concentración (lpb) de uno en uno hasta que este valor estuviera dentro del rango de aceptación.

la cual se le midieron las propiedades físicas y químicas de acuerdo a la norma API 13B-1.

En la tabla V se observan la concentración (cantidad) de los aditivos a empleados según el balance de masa realizado. En la tabla VI se muestran los valores de las propiedades físicas y químicas del fluido formulado obtenidos antes y después de ser envejecido.

De acuerdo a los resultados obtenidos, se detalla que las lecturas L600 y L300 son elevadas para la densidad del fluido (12 n), pero en líneas generales las propiedades en estudio estuvieron dentro del rango establecido (Tabla II), sobre todo después de envejecer, destacando el filtrado que es la función principal del acíbar de sábila (Aloe barbadensis) dentro del fluido.

El mismo antes de envejecer estuvo 50 % por encima del valor máximo establecido, pero, al aplicar el envejecimiento dinámico, la propiedad bajó un 10 % con respecto al valor máximo establecido (10 mL/30 min). La propiedad química alcalinidad estuvo fuera del rango (Tabla II), ocasionado probablemente porque el acíbar, que es de carácter natural, tiende a ser ácido (pH = 3,6).

A continuación se presentan los valores obtenidos en cada una de las repeticiones realizadas para las propiedades viscosidad plástica, punto cedente y filtrado (Tabla VII), que permitieron aplicar la prueba estadística no paramétrica de Friedman.

El punto cedente es una medida de la fuerza electroquímica o de atracción en un fluido. Estas fuerzas son el resultado de las cargas negativas y positivas ubicadas cerca de las superficies de las partículas. Teóricamente los valores del punto cedente deben ser similares a la densidad de los fluidos (MI SWACO 2002).

Al igual que la viscosidad plástica, hubo diferencia estadísticamente significativa (Figura 2) entre los dos sistemas (Acíbar de sábila (Aloe barbadensis) y controlador comercial). De acuerdo a lo citado anteriormente, el mejor comportamiento lo presentó el fluido con acíbar de sábila (Aloe barbadensis).

que tienen pequeños diámetros son los más inhibidores.

Igualmente, la solubilidad y menor dispersión del acíbar de sábila (Aloe barbadensis) quizás se deba a que la misma, por ser una pasta natural frágil, donde no hubo control sobre el tamaño de las partículas porque al molerla se pulverizaba fácilmente, conllevó a que la incorporación de las mismas en la fase líquida sea más difícil cuanto más finas sean estas y cuanto mayor sea la tensión de la superficie del líquido.

No obstante, se considera aceptable el comportamiento del acíbar de sábila (Aloe barbadensis) como controlador de filtrado, porque si bien es cierto que las propiedades se obtuvieron con 13 lpb, mayor a la norma ISGC-8.2.4-1-62 aplicada, aún por tratarse de un estudio exploratorio, todas las propiedades físicas y químicas del fluido a 12 n estuvieron dentro de los rangos de aceptación preestablecidos.

Se sugiere realizar pruebas con 10 lpb y adicionar amina cuaternaria al fluido o mezclar acíbar con lignito en diferentes proporciones para ver los efectos sobre las propiedades del fluido.

Conclusiones

El estudio corroboró que el acíbar de sábila (Aloe barbadensis) es soluble y dispersable en aceite Vassa Lp-90. Sin embargo, para ser aceptado como controlador de filtrado, fue necesario emplear 13 lpb, lo cual está fuera del valor de la norma aplicada.

Igualmente, se demostró que existen diferencias estadísticamente significativas entre los fluidos con acíbar y con lignito comercial en las propiedades en estudio. A pesar de esto, el acíbar puede ser empleado como controlador de filtrado en fluidos base aceite mineral porque sus propiedades físico-químicas cumplen con los rangos establecidos en la metodología.

Referencias bibliográficas

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Hernández, J., Giraldo, J. (2011). Estudio bromatológíco y microbiológico al mucílago de Aloe vera y ferrtilidad de los suelos de cultivos de los municipios de Guátíca y Mistrató del departamento de Risaralda. (Trabajo de Grado) Universidad Tecnológica de Pereira. Pereira Colombia.

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Molero, T., Viloria, M., Patiño, D., Ocando, M. (2013). Producción de gel y ácibar en plantaciones sábila (Aloe barbadensis Mill.) en el occidente de Venezuela. Bioagro 25(1):71-75.

Nadales, R. (2007). Estudio comparativo de tecnologías convencionales para la remoción de gases ácidos en la industria del gas, con fracciones provenientes del Aloe vera. Trabajo de Grado. Universidad Central de Venezuela.

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Prato, M., Avila, R., Donquis, C., Medina, E., Reyes, R. (2008). Antraquinonas en Aloe Vera Barbadensís de zonas semiáridas de Falcón, Venezuela, como inhibidores de la corrosión. Multlciencias, 8(2), 2008 (148-154).

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