Caracterización física, química y mineralógica del depósito de arcilla caolinítica del sector Tierra Blanca, Edo Bolívar, y su evaluación como puzolana en la industria petrolera.

Abstract

Esta investigación tuvo como finalidad caracterizar la arcilla caolinítica presente en el depósito del sector de Tierra Blanca, al suroeste del estado Bolívar, para evaluar un material puzolánico a base de arcillas nacionales y desarrollar sistemas cementantes estables que puedan ser utilizados en pozos petroleros a altas temperaturas. Para ello se realizaron los siguientes ensayos al caolín: porcentaje de humedad y pérdida por calcinación, gravedad específica y superficie específica, distribución del tamaño de partícula utilizando la técnica de difracción laser. Los análisis químicos fueron realizados mediante la técnica de fluorescencia de rayos X (FRX) y espectroscopia de emisión atómica acoplada a plasma (ICP) determinando la concentración de Al, Si, Ti, Fe, Mg, Ca, K y Na, y espectroscopía infrarroja con transformadas de Fourier (FTIR) para identificar las bandas características de la caolinita. El análisis mineralógico se realizó mediante difracción de rayos X y lupa binocular y el análisis morfológico fue realizado mediante microscopia electrónica de barrido (MEB). La temperatura óptima de activación del caolín se obtuvo mediante termogravimetría, conductimetría y FTIR, y la evaluación de la influencia del metacaolín en sistemas cementantes para pozos petroleros a través de pruebas reológicas y mecánicas. Los resultados indicaron que el caolín está constituido químicamente en un 58,13% por SiO2, 27,17% en Al2O3, 2,05% por TiO2 + Fe2O3 y 0,37% por CaO+ MgO+ K2O+ Na2O, y presenta una composición mineralógica conformada principalmente por caolinita (68,76%), cuarzo (28,06) y cantidades menores de minerales pesados como ilmenita, magnetita y circón (1,34%). Además, la caolinita podría presentar algún tipo de defecto estructural ya que no presenta el típico desarrollo hexagonal y a lo cual se atribuyen los altos valores de superficie específica encontrados (>20 m2/g). El rango de temperatura para la transformación de caolín a metacaolín se encuentra entre 600ºC y 700ºC. Los sistemas cementantes elaborados con metacaolín tamizado presentan un valor límite de sustitución del cemento por metacaolín del 12%, mientras que los sistemas cementantes elaborados con metacaolín sin tamizar pueden ser formulados hasta con un 15% de sustitución del cemento, a temperaturas de 26ºC y 66ºC.