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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