GRANULOS DE MINERAL EN POLVO Y METODO PARA LA PRODUCCION DE GRANULOS.

Gránulos de partículas de óxido manganomangánico en polvo producidos mediante granulación por pulverización de una suspensión líquida que comprende partículas minerales en polvo que tienen un tamaño de partículas inferior a 10 µm,

al menos un agente reductor del contenido de agua y/o al menos un agente aglutinante y/o al menos un agente dispersante, en la que la cantidad total de aditivos en la suspensión líquida está entre 0,05 y 1,5% peso basado en el peso de las partículas de óxido manganomangánico y en los que dichos gránulos tiene un contenido en agua entre 0,1 y 0,5% en peso

Gránulos de mineral en polvo y método para la producción de gránulos.

La presente invención se refiere a partículas de óxido manganomangánico en polvo para usar en lodos de perforación y suspensiones de cementos de pozos petrolíferos y a un método para la producción de dichos gránulos.

La Patente de EE.UU. Nº 5.007.480 describe lodos de perforación y suspensiones de cementos de pozos petrolíferos para diferentes propósitos tales como cementación de pozos, fluidos de acabado, fluidos de empaquetamiento, fluidos de perforación, fluidos de aislamiento y otros fluidos similares que contienen partículas de óxido manganomangánico como un agente regulador de peso. Las partículas de óxido manganomangánico están recubiertas de gases que se producen durante el refinado con oxígeno de ferro-manganeso fundido. El tamaño de partículas de las partículas de óxido manganomangánico es generalmente inferior a 10 micrómetros con un diámetro medio de partículas inferior a 1 micrómetro.

Una desventaja del uso de las partículas de óxido de manganomangánico de la Patente de EE.UU. Nº 5.007.480 son las pobres características de fluidez de las partículas secas. Tanto para usos submarinos como terrestres de las partículas de óxido manganomangánico, sería conveniente usar silos para manipular y almacenar el material. Sin embargo, debido a las pobres características de fluidez del material, resulta difícil descargar el material de los camiones de silos, silos de botes de suministro o silos estacionarios debido a que las partículas finas tienden a formar aglomerados en los silos y sistemas de manipulación, particularmente en presencia de humedad.

Por las mismas razones, resulta obvio que introducir y alimentar el material en forma de lodos de perforación y suspensiones de cemento de pozo petrolífero desde un silo de cualquier tamaño usando trasportadores de tornillo o dispositivos de vibración es erróneo y poco fiable o algunas veces incluso imposible.

Las partículas de óxido de manganomangánico pierden su fluencia después de la manipulación y ya no pueden fluir libremente después de ser almacenadas en un silo incluso durante un corto tiempo. Esto puede dar lugar a un esfuerzo humano sustancial para retirar el material desde un silo atascado a menos que el silo esté especialmente diseñado y totalmente equipado con dispositivos especiales y caros para manipular dicho material pegajoso. En algunos casos, el material puede, por lo tanto, recorrer difícilmente distancias más largas usando transporte neumático como se usa comúnmente en la industria.

El material manipulado en bolsas grandes muestra una carencia similar de fluencia y vaciar una bolsa grande a través de un conducto situado en el fondo podría resultar imposible y podría ser necesario cortar todo el fondo de la bolsa para sacar el material.

Los mismos problemas descritos anteriormente relacionados con el óxido manganomangánico se pueden aplicar también a otros minerales en polvo usados como aditivos en lodos de perforación y suspensiones de cementos de pozos tales como ilmenita, barita y hematita.

Los polvos secos finos tales como éstos tendrán tendencia a ser "pulverulentos" y, de este modo, tendrán un impacto negativo sobre el medio ambiente durante su manipulación al aire libre. Esto puede ocasionar un riesgo potencial para la salud de los trabajadores, particularmente debido al contenido rico en manganeso o puede conducir a la coloración de los alrededores, lo que requiere una limpieza y eliminación minuciosas.

Para superar estos problemas ha sido deseable convertir estos materiales en polvo en un polvo aglomerado en partículas o granulado que presente las características de fluidez requeridas, reduciendo a su vez la formación de polvo fino.

Las aglomeración de partículas de óxido manganomangánico y otros minerales en polvo para formar gránulos, se puede conseguir en principio mediante un número de métodos convencionales tales como formación de briquetas y procedimientos de compactación así como mediante diversas maneras conocidas de preparación de nódulos, gránulos secados por pulverización o productos secos de lecho fluidizado y mediante el uso de sustancias inorgánicas u orgánicas como agentes auxiliares de aglutinamiento.

Sin embargo, para usar con éxito partículas minerales en polvo aglomeradas en aplicaciones de perforación de pozos, es necesario usar aglutinantes que hagan posible redispersar las partículas aglomeradas en una fase acuosa u oleosa. La redispersión significa que los aglomerados cuando se dispersan en agua o aceite se descomponen en las partículas originales. Además, cualquier aglutinante usado debe ser compatible con la composición que se a usar en el perforado de pozo.

Por este motivo, ninguna de las maneras tradicionales de preparar gránulos, incluyendo el uso de aglutinantes tradicionales, tales como melaza, almidón, silicato sódico, etc., proporciona un producto que sea adecuado para las necesidades requeridas en aplicaciones de perforación de pozos.

Como los gránulos necesitan estar perfectamente dispersados aplicando equipos de mezclamiento de líquidos tradicionales usados en la industria, el producto granulado concreto no debe estar más fuertemente aglomerado que la partícula individual que se desprenderá del grupo de partículas en un gránulo para proporcionar el efecto de aplicación deseado. Sin embargo, la manipulación de los gránulos después del tratamiento mediante unidades embolsado, almacenamiento y manipulación en el transporte, transferencia mediante el uso de sopladores en silos, compactación debido a su peso en el silo, y activación mediante fluidización, tornillos de alimentación, etc., puede dar lugar demasiado pronto a una desintegración de los gránulos lo que origina la obstrucción del silo o problemas de alimentación si los gránulos no tienen suficiente resistencia.

Así, por otra parte, los gránulos deben ser lo suficientemente estables para sobrevivir a todas estas manipulaciones sin sufrir descomposición, mientras que, por otro lado, los gránulos deben ser capaces de descomponerse fácilmente al someterse a estrés de baja cizalladura en una suspensión de aplicación líquida y en aplicaciones en seco.

Las mezclas para aplicaciones de perforación de pozos tanto suspensiones de cementos, fluidos de perforación, fluidos de acabado como fluidos de empaquetamiento, contienen un conjunto de aditivos en las diversas formulaciones que deben cumplir con las características técnicas requeridas y deben ser compatibles con las temperaturas y presiones a la profundidad específica del blanco de perforación y en las condiciones de trabajo. Cualquier uso de aditivos para preparar gránulos que fluyan libremente y sean dispersables tiene también que mostrar compatibilidad con cualesquiera otros aditivos en las mezclas de perforación.

Puesto que la perforación de pozos tiene lugar en un ambiente natural abierto por personal humano, cualquier sustancia usada debe cumplir con las regulaciones medioambientales y de seguridad para el uso de sustancias de naturaleza química y por los trabajadores. Estos requisitos establecen limitaciones estrictas para los aditivos aglutinantes y otras sustancias químicas que se van a usar para la producción de los gránulos estables a la manipulación pero fácilmente dispersables requeridos.

El óxido manganomangánico sin tratar contiene de 2 a 4% de partículas de magnetita, Fe₃O₄, como impurezas con un peso específico similar. Si se usa como un componente en el lodo de perforación, dicha contaminación podría impregnar la superficie de formación del orificio de perforación y dar lecturas magnéticas falsas en los instrumentos geofísicos o en los dispositivos de navegación de perforación, debido a su influencia en el campo magnético natural local. Por lo tanto, cuando se trata óxido manganomangánico para formar los gránulos deseados, es necesario también retirar o minimizar el contenido de partículas magnéticas antes de que se formen los gránulos.

Algunas fuentes de óxido manganomangánico pueden contener también cantidades variables de humedad (0,2%-15%), las cuales, después del almacenamiento y el secado parcial, darán lugar a conglomerados relativamente duros causando nuevamente problemas en la manipulación del material por cualquier método de tratamiento en seco o por cualquier método de tratamiento en húmedo equipado sólo con agitación.

Según un primer aspecto, los gránulos de la presente invención de partículas...

1. Gránulos de partículas de óxido manganomangánico en polvo producidos mediante granulación por pulverización de una suspensión líquida que comprende partículas minerales en polvo que tienen un tamaño de partículas inferior a 10 µm, al menos un agente reductor del contenido de agua y/o al menos un agente aglutinante y/o al menos un agente dispersante, en la que la cantidad total de aditivos en la suspensión líquida está entre 0,05 y 1,5% peso basado en el peso de las partículas de óxido manganomangánico y en los que dichos gránulos tiene un contenido en agua entre 0,1 y 0,5% en peso.

2. Los gránulos según la reivindicación 1, caracterizados porque dichos gránulos tienen un contenido en agua entre 0,2 y 0,4% en peso.

3. Los gránulos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizados porque dichos gránulos se preparan a partir de una suspensión líquida que contiene 5-35% en peso de agua.

4. Los gránulos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizados porque el agente reductor del contenido de agua se selecciona de naftaleno-sulfonatos, ligno-sulfonatos, melaminas, polímeros acrílicos y hexametafosfatos.

5. Los gránulos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizados porque el agente aglutinante se selecciona de ligno-sulfonato de amonio, dextranos, azúcar, polimetacrilatos, poli(alcohol vinílico), polietileno, metacaolín, vidrio soluble, fosfatos hexámetricos, ligno-sulfonato y naftaleno-sulfonatos.

6. Los gránulos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizados porque el agente dispersante se selecciona de capriloiminodipropionato de sodio, etoxilato de alcohol tridesílico, sal sódica de alquilnaftaleno-sulfato, hexametafosfatos, ligno-sulfonatos, polímeros de acrilato, melaminas y naftaleno-sulfonatos.

7. Los gránulos según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizados porque el agente reductor del contenido de agua es ligno-sulfonato de sodio y/o ligno-sulfonato de calcio, el aglutinante es sulfonato cálcico y/o ligno-sulfonato de sodio y el agente dispersante es ligno-sulfonato de calcio y/o ligno-sulfonato de sodio.

8. Un método para producir gránulos secados por pulverización de partículas de óxido manganomangánico que tienen un tamaño de partículas inferior a 10 micrómetros, en el que una suspensión líquida que contiene partículas de óxido manganomangánico se somete a secado por pulverización, caracterizado porque la suspensión líquida contiene de 5 a 35% en peso de agua y al menos un agente reductor del contenido de agua, y/o al menos un agente aglutinante y/o al menos un agente dispersante, en el que dicha suspensión se suministra a un aparato de secado por pulverización en el que se seca por pulverización suministrando aire caliente para proporcionar gránulos secados por pulverización que tienen un contenido en agua de entre 0,1 y 0,5% en peso.

9. Un método según la reivindicación 12, caracterizado porque la suspensión líquida se somete a tamizado en húmedo antes de ser suministrada al aparato de secado por pulverización.