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ESCUELA POLITÉCNICA
NACIONAL
REACONDICIONAMIENTO DE POZOS
ING. FRANKLIN GÓMEZ
Cinética de Reacción
• La reacción entre un fluido y un sólido se conoce
como REACCIÓN HETEROGENEA y se presenta
cuando dos moléculas se ponen en contacto y
tienen suficiente energía para vencer la barrera
de activación.
• Los mecanismos implicados en la reacción
heterogénea se pueden entender estudiando :
• La estequiometria de la reacción
• El equilibrio termodinámico de la reacción
• La velocidad de reacción.
• La estequiometria describe el número de
moléculas requeridas para disolver una
cantidad de sólidos.
• El equilibrio de la reacción se logra antes que
el ácido haya reaccionado totalmente, la
reacción entre un ácido y un mineral conlleva
a la formación de otros productos y esto
prosigue hasta alcanzar algun equilibrio punto
en el cual la reacción cesa.
• La velocidad de reacción se define como la
cantidad de moles de moléculas que reaccionan
con respecto al tiempo. Para determinar la
velocidad de reacción solo es necesario saber
como varía con el tiempo la cantidad de una de
las substancias participantes.
• Para que se de acabo la reacción es necesario que
se pongan en contacto el acido con el mineral y
luego realicen la reacción en esta condición el
fenómeno tiene dos extremos:
• La velocidad de reacción total esta controlado
por la rapidez por la cual los iones hidrogeno
se difunden o se transfieren a la superficie del
sólido.
• La rapidez con la cual se llevan a cabo los
cambios químicos entre los iones hidrógeno y
los minerales sólidos.
• La rapidez con la cual el ión hidrógeno es
transportado esta determinada por los
fenómenos de difusión y de convección
forzada.
• Por otra parte la velocidad de reacción una vez
que el hidrógeno alcanza al sólido esta
determinada por las sustancias químicas
implicadas es decir: composición química del
sólido y del ácido de la concentración del
ácido en la superficie y de la temperatura.
• La cinética limitada por la superficie esta dada
por:
• Luego de separar variables e integrar
tenemos:
• En caso de cinética limitada por difusión o
transferencia de masa, la velocidad de
reacción Vd esta dada por la ley de Nernst:
• En la acidificación de formaciones ambos
fenómenos cinéticos deben considerarse:
• Si P
0 la cinética de reacción es
caracterizada por difusión
• Si P
infinito : la cinética es caracterizada por
reacción en superficie.
• Para calizas y HCl se presenta una cinética de
reacción limitada por transferencia de masa.
• Para Dolomias y HCl esta limitada por reacción en
superficie a baja temperatura en cambio a altas
temperaturas esta limitada por difusión.
• Con ácido fluorhídrico con rocas silícicas es casi
siempre limitada por reacción en superficie.
• En la acidificación de areniscas los estudios
experimentales han demostrado que la
cinética es limitada por reacción en superficie.
• En lo que concierne a rocas calcáreas disueltas
por ácidos por lo general esta limitada por
transferencia de masa.
•
• Cuando la cinética de reacción se basa en
experimentación de laboratorio se hace a través
de la determinación:
• Del cambio de la concentración del ácido con
respecto al tiempo.
• Del tiempo con la que la concentración cambia de
una concentración inicial Co a una concentración
final C.
• De la cantidad de roca disuelta por el ácido por
unidad de area expuesta y por unidad de tiempo.
En Lb/pie2/seg.
Factores que afectan la velocidad de
reacción
• Relación Area/volumen
• Temperatura
• Tipo y concentración del ácido y productos de
reacción
• Velocidad del flujo
• Composición de la roca
• Viscosidad
• Presión
• Relación Area/Volumen
• Temperatura: A mayor temperatura los efectos de
difusión son más acentuados y por lo tanto los
iones hidrógeno tienen mayor movilidad.
• Tipo y concentración del ácido: A mayor
concentración mayor ionización del ácido.
• Velocidad de flujo: El incremento de la velocidad
de flujo generalmente aumenta la velocidad de
reacción disminuyendo el tiempo en que el ácido
se gasta. Sin embargo si la velocidad es lo
suficientemente alta para un mismo tiempo una
menor cantidad de iones hidrógeno tendrá
oportunidad de estar en contacto con la
superficie de la roca.
• Composición de la Roca: El HCl reacciona
normalmente mas lento con las dolomías que
con las calizas.
• Viscosidad: Disminuye la velocidad de
reacción pues afecta en el transporte de los
iónes hidrógeno.
• Presión: Tiene poca influencia