Previos de Lab de Cementación de Pozos

Galindo Landero Omar Facultad de Ingeniería LABORATORIO DE CEMENTACIÓN DE POZOS.

Ingeniería Petrolera PREVIO # 1

a)¿Qué es el cemento? R=Es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto con el agua. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón(en España, parte de Sudamérica y el Caribe hispano) o concreto (en México y parte de Sudamérica). Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil. b) Mencione y explique el proceso de fabricación del cemento R= En el proceso seco, se preparan las materias primas y se pasan a un molino para homogeneizar el tamaño de las partículas y su cantidad, pasando por un separador de aire, y se llevan a silos mezcladores para su almacenamiento antes de alimentarse al horno rotatorio. Proceso húmedo, se efectúa una mezcla de las materias primas con agua, para mantener en forma mas homogénea los materiales, haciéndola pasar también por un molino para uniformar el tamaño de la partícula y luego se pasa la mezcla a unos contenedores que lo mantienen en movimiento, antes de pasar al horno rotatorio. Esta mezcla de materia cruda, seca o húmeda según el proceso de fabricación se alimenta por la parte más elevada ,al horno rotatorio inclinado, con un gasto uniforme , y viaja lentamente por gravedad a la parte inferior del mismo. Para cemento petrolero el horno se calienta con gas a temperaturas de 1430 a 1540 °C . Estas temperaturas originan reacciones químicas entre los ingredientes de la mezcla cruda, resultando un material llamado clinker. El clinker se deja enfriar a temperatura ambiente con corriente de aire , en una área inmediata al horno , construida bajo el diseño para controlar la velocidad de enfriamiento. Una vez frio se almacena y se muele en molino de bolas , dándole el tamaño deseado a las partículas. El Clinker aumenta al molino de cemento conjuntamente con una dosificación de sulfato de calcio dihidratado, con lo que se obtiene el producto terminado de cemento Portland. c) Principales componentes del cemento y funciones R= Silicato tricálcico 3CaO SiO2 C3S, es el componente mas abundante de los cementos , es el factor principal para producir la consistencia temprana o inmediata. Silicato dicálcico 2CaO SiO2 C2S, compuesto de hidratación lenta que proporciona la ganancia gradual de resistencia Aluminato tricálcico 3CaO A1203 C3A, influye en el tiempo de espesamiento de la lechada, es responsable de la susceptibilidad al ataque quimico de los sulfatos sobre los cementos. Aluminoferrito tetracálcico 4CaO A1203 Fe203 C4AF, compuesto de bajo calor de hidratación, y no influye en el fraguado inicial. d) Clasificación API y ASTM de los cementos Las normas API se refieren a las clases de cementos y las normas ASTM a tipo de cemento. Cementos clase A o tipo 1: diseñado para ser usado a profundidades de 1830 m de profundidad como max, con temp de 77 °C y donde no requiere propiedades especiales. Cementos clase B o tipo 2: diseñada para ser usado a profundidades de 1830 m y temp de 77 °C, y donde se requiera moderada resistencia a los sulfatos. Cemento clase C o tipo 3: diseñado para emplearse a profundidades máximas de 1830 m y temp de 77 °C, donde se requiere alta resistencia a la compresión temprana, se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos. Cemento clase D: Para profundidades de 1830 a 3050 m, con temperaturas de hasta 110 °C, y presion moderada, se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos.

Galindo Landero Omar

Facultad de Ingeniería

Ingeniería Petrolera

Cemento clase E: 1830 a 4270 m de profundidad,con temperaturas de 143 °C y alta presion, se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos. Cemento clase F Este cemento se usa de 3050 hasta 4880m de profundidad con temperaturas de hasta 160°C en donde exista alta presión. se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos. Cemento clase G y H. Comúnmente conocidos como cementos petroleros, son básicos para emplearse desde la superficie hasta 2240mtal como se fabrican. Pueden modificarse con aceleradores retardadores para usarlos en un alto rango de presión y temperatura. Cemento clase G y H. Comúnmente conocidos como cementos petroleros, son básicos para emplearse desde la superficie hasta 2240mtal como se fabrican. Pueden modificarse con aceleradores retardadores para usarlos en un alto rango de presión y temperatura. e) Propiedades físicas de los cementos Gravedad especifica: es el peso por unidad de volumen,sin tomar en consideración otros materiales, es decir, el peso de los granos específicamente sus unidades son gr /cm3,kg/lt y ton/m3. Peso volumétrico: Denota el volumen x unidad de masa , se toma en consideración el volumen de aire contenido en los granos del cemento, sus unidades son gr/cm3,kg/lt,y ton/m3. Blaine, fineza de los granos: indica el tamaño de grano de los cementos, su mayor influencia se da por el requerimiento de agua para preparar la lechada , sus unidades son cm2/gr o m2/kg . representa el área expuesta al contacto con agua y se determina como función de la permeabilidad del aire. Distribucion del tamaño de particula: indica la eficiencia con que se llevo a cabo la selección, la molienda y el resto del proceso de fabricación . Tamaño promedio de partículas es el tamaño de grano que ocupa el 50 % de un peso determinado de cemento. Requerimiento de agua normal: es el agua necesaria para una lechada de cemento solo Requerimiento de agua minima: denota el agua necesaria para la lechada de cemento. Densidad de la lechada: es el peso de la mezcla de cemento con agua y esta en función de la relación de agua por emplear, gr/cm3, kg/lt, y ton/ Angulo del talud natural del cemento: angulo que forma el material granulado cuando se deposita en una superficie plana horizontal. f) Categorias de los aditivos y funciones Aceleradores:productos químicos que reducen el tiempo de fraguado de los sistemas de cemento. Retardadores:productos químicos que prolongan el tiempo de fraguado de los sistemas de cemento. Extendedores: materiales que bajan la densidad de los sistemas de cemento. Densificantes: Materiales que incrementan la densidad de los sistemas de cemento. Dispersantes:Reducen la viscosidad de las lechadas de cemento. Controladores de filtrado:Controlan la perdida de la fase acuosa de los sistemas de cemento , frente a zonas permeables.




Controladores de perdida de circulación: controlan la perdida de cementación hacia zonas débiles de la formación o fracturas. Aditivos especiales:miscelánea de aditivos,como antiespumantes, c ontroladores de regresión de resistencia compresiva,etc.

g) Menciona y describa el equilibrio de flutacion







h)¿Qué son las lechadas de cemento? Son suspensiones altamente concentradas de partículas solidas en agua , el contenido de solidos en una lechada puede llegar hasta un 70 %

i)Tipo de lechadas de cemento y funciones Lechada base: agua+cemento Diseño de lechada: Agua +cementos + aditivos

j) ¿Se puede hacer diseño de lechada de cementos? Explique El programa de cementación debe diseñarse para obtener una buena cementación primaria. El trabajo debe aislar y prevenir la comunicación entre las formaciones cementadas y entre el hoyo abierto y las formaciones someras detrás del revestidor. Debe considerarse el no fracturar alrededor de la zapata del conductor o de la sarta de superficie durante las subsiguientes operaciones de perforación o cuando se corren las otras sartas de revestimientos.




Cuestionario previo 2: densidad de una lechada 1)Definicion de densidad La densidad es una medida utilizada por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o real que mide la masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se entiende por densidad. Se calcula con la siguiente formula: Densidad = masa / volumen. Por otro lado, también existe la densidad relativa o gravedad específica que compara la densidad de una sustancia con la del agua; está definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4ºC. Se calcula con la siguiente fórmula: Densidad relativa = densidad de la sustancia / densidad del agua. A la hora de calcular una densidad, se da por hecho que es la densidad absoluta o real, la densidad relativa sólo se utiliza cuando se pide expresamente. 2) Explicar la importancia de la densidad en la perforación Densidad de lodo es una de las propiedades de los fluidos de perforación importante ya que equilibra y controla la presión de formación. Por otra parte, también ayuda a la estabilidad del pozo. El peso del lodo se mide y se comunicó en libras por galón (PPG), libras por pie cúbico (lb/ft3), o gramos por mililitro (b / ml). EJEMPLOS ¿Qué pasa si la densidad de algún fluido de perforación es insuficiente? 1. Control del pozo - El pozo estará en una condición de bajo balance por lo que cualquier fluidos de la formación - de gas, petróleo, y el agua- entrará en el pozo. 2. Colapso del pozo (la inestabilidad del pozo) - El pozo, posiblemente, se volverá inestable, si la presión hidrostática proporcionada por una columna de barro está por debajo de la presión de formación ¿Qué pasa si la densidad del fluido de perforación es muy alta? 1. Pérdida de circulación - Si la presión hidrostática de la columna de lodo excede la fuerza de formación, va a provocar la formación de romper. Una vez que la formación se rompe, los fluidos de perforación se pierden en la formación de fracturas inducidas. 2. Disminución de la tasa de penetración - La densidad más se tiene durante la perforación, menos ROP se. Prácticamente, durante la perforación, baja densidad del lodo se utiliza al principio y el peso se aumentará en el pozo se perfora más profundo con el fin de optimizar la ROP. 3. La tubería atascada - Dado que hay diferencias entre la presión de la formación y la presión hidrostática, habrá un montón de posibilidades de que una sarta de perforación tendrá diferencialmente atascado en las rocas permeables. 4. Formación de los daños - El peso del lodo es más en el pozo, mayor filtración de lodo invade en formaciones porosas. El lodo invadió causará daño a la formación de rocas. 3) Sustancia utilizada para modificar la densidad de la lechada MATERIALES DENSIFICANTES Son materiales químicos inertes, de alto peso específico y que manejan poco agua. Estos materiales son usados cuando se realizan operaciones de cementación en zonas sobrepresurizadas. Los densificantes más comunes usados son:




• Barita (Sulfato de Bario).- Usados para alcanzar densidades de lechada por encima de las 18 lb/gal. Tienen una gravedad específica de 4,23 y requiere 22% de agua de su propio peso. Este aditivo puede causar una reducción en la resistencia a la compresión y en el tiempo de bombeabilidad. Se dosifica de 20 – 40 % por peso de cemento. • Hematita (Fe2O3).- La alta gravedad específica de la hematita puede usarse para elevar la densidad de la lechada hasta 22 lb/gal. Tienen una gravedad específica de 5 y requiere el 3% de agua de su propio peso. Se emplea hasta el 50% por peso de cemento, dependiendo del peso que se desea obtener. La hematita reduce significativamente el tiempo de bombeabilidad de las lechadas y además requiere el uso de aditivos reductores de fricción. • Arena.- Arenas seleccionadas (40 – 60 mesh) pueden generar un incremento de 2 lb/gal en la lechada de cemento.

Cuadro 2 - Variación de la densidad de la lechada con algunos aditivos

4)Equipo utilizado para determinar la densidad de una lechada Aparato VICAT TIEMPO DE FRAGUADO VICAT NORMAS ASTM C-91, C191, C187 / AASHTO T-129 La determinación del tiempo de fraguado requiere el uso de una mezcla limpia de consistencia normalizada. El ensayo Vicat es el método utilizado para determinar el contenido de agua el cual produce la consistencia deseada. El aparato consiste en un vástago móvil de uso dual (sonda Tetmajer o aguja Vicat). A tal fin se invierten la posición de la aguja con la sonda. El vástago puede fijarse en cualquier posición por medio de un tornillo de sujeción. Un índice se desliza sobre una escala graduada en milímetros solidaria con el soporte, marcando la consistencia. El aparato se provee completo con sonda, aguja, cristal de 10 x 10 cm. y molde cónico de bronce. Peso del vástago móvil: 300 gr. Diámetro de la sonda Tetmajer: 10 mm. Diámetro de la aguja Standard: 1 mm. Dimensiones del molde: 60 x 70 mm de diámetro y 40 mm de alto. 5) Aditivos para cementos , como se clasifican, función que tienen y menciona tres ejemplos de cada uno de ellos.




Producto incorporado en el momento del amasado del hormigón en una cantidad no mayor del 5% en masa, con relación al contenido de cemento en el hormigón, con objetivo de modificar las propiedades de la mezcla en estado fresco y/o endurecido. Reductores de agua (fluidificantes): aquellos cuya función principal es la de disminuir el contenido de agua para una trabajabilidad dada, aumentar la trabajabilidad para un mismo contenido de agua sin producir segregación u obtener ambos efectos simultáneamente. Superfluidificantes (Superplastificantes): definidos con los mismos efectos que los anteriores, pero con unas características más considerables. Acelerantes de fraguado: cuya función principal es reducir o adelantar el tiempo de fraguado del cemento (principio y final), que se encuentra en el hormigón, mortero o pasta. Retardadores de fraguado: aquellos que retrasan el tiempo de fraguado (principio y final) del cemento, que se encuentra en el hormigón, mortero o pasta. Aceleradores de endurecimiento: utilizados para aumentar o acelerar el desarrollo de las resistencias iniciales de los hormigones, morteros o pastas. Hidrófugos (Repulsores de agua): cuya fución principal es disminuir la capacidad de absorción capilar o la cantidad de agua que pasa a través de un hormigón, mortero o pasta, saturado y sometido a un gradiente hidráulico. Además de otros como: Inclusores de aire, generadores de gas, generadores de espuma, desaireantes o antiespumantes, generadores de expansión, aditivos para bombeo, aditivos para hormigones y morteros proyectados, aditivos para inyecciones, colorantes, inhibidores de corrosión y modificadores de la reacción álcali-áridos. En los últimos años se han completado una gran cantidad de normas UNE entre las cuales se encuentran la clasificación de dichos aditivos. 6) Con que fluidos se presuriza en prueba de densidad, lechada Con el mismo que se elabora la lechada de cemento, comúnmente agua. 7) Que es una ventana operativa y cual es su función Es el área de operación definida por la presion de formación y la presion de fractura, y nos indica los rangos sobre los cuales se deben manejar las presiones conforme se avanza en la perforación, cuidando que la presion no supere la de fractura y dañe a la formación y que no sea menor que la presion de formación y ocasione un descontrol del pozo. 8) Definicion de: Presion hidrostática. Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura a la que esté sumergido el cuerpo y se calcula mediante la siguiente expresión: P=pgh+P Gradiente de presión. El gradiente de presión es concepto común que indica la diferencia de presión entre dos puntos diferentes de la superficie terrestre Gradiente de sobrecarga. La presión de sobrecarga es el esfuerzo creado por el peso de los materiales sobre la profundidad de interés. El gradiente de sobrecarga es este esfuerzo dividido por la profundidad vertical. Las dimensiones




del esfuerzo son fuerza por unidad de área, F/L2. Las dimensiones de profundidad son, por supuesto, simplemente la longitud, o L. Sin embargo, la medición de alguna unidad consistente con unidades F/L3

Presión de formación normal. Se dice que una presión de poros es “normal” cuando es causada solamente por la columna hidrostática del agua connata contenida en los poros de la formación y existe comunicación con la superficie. Presión de formación anormal. Es cualquier presión de formación mayor que la presión normal. Teóricamente se consideran como presiones anormales aquellas altas presiones de formación cuyos gradientes varían entre 0.465 a 1.0 lppc por pie. Presión de fractura. Es la presión necesaria para fracturar la formación. En la operación de alta presión es el valor que hay que alcanzar antes de inyectar el cemento. Si la formación es permeable, el filtrado ingresara a cualquier valor por arriba de la presión poral de la formación con la técnica de baja presión, puede obtenerse una operación satisfactoria sin rotura de la formación. Presión de poro.- La presión de poro (PP) es la presión del fluido entrampado en el medio poroso. Típicamente la predicción de la PP emplea la definición del esfuerzo efectivo de Terzaghi que relaciona el esfuerzo total (esfuerzos vertical y horizontal de compresión debido a la carga gravitacional y el empuje lateral), el esfuerzo efectivo (acción combinada de todos los contactos grano a grano) PREVIO 3: COMPORTAMIENTO REOLOGICO DE UNA LECHADA DE CEMENTO 1) ¿Qué es Reologia? R=Es el estudio de la manera en que la materia se deforma y fluye. Analiza principalmente, la relación entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte y el impacto que tienen estos dos parámetros sobre las características de flujo dentro de ductos tubulares y el espacio anular. Estudia el movimiento y la deformación de la materia cuando es sometida a esfuerzos externos (esto es la relación entre el esfuerzo de corte y la deformación de materiales que son capaces de fluir. Dentro del ámbito petrolero, la reologia de una lechada de cemento está relacionada con la del líquido de soporte, la fracción volumétrica de los sólidos y la interacción entre las partículas. En una lechada de cemento, el fluido intersticial es una solución acuosa de varias clases de iones y aditivos orgánicos, por lo tanto la reologia de la lechada difiere de la del agua. Los sólidos en una lechada están en función de su densidad.

2) ¿Cuál es la diferencia entre reologia y tixotropía? R= La reologia es una rama de la física que estudia los materiales fluidos y sus deformaciones. La tixotropía es la propiedad que tienen los fluidos de presentar una viscosidad acentuada cuando se mantienen en reposo durante cierto tiempo y al agitarlos se vuelven más fluidos y cuando dejamos de agitarlos regresan a su estado inicial. En otras palabras la mayoría de los fluidos no newtonianos presentan un comportamiento de flujo que es dependiente del tiempo, estos fluidos poseen una estructura interna (geles) que se desarrolla mientras están en reposo (comportamiento tixotrópico) o mientras están sujetos a velocidades de corte baja y constante (comportamiento reopéctico). Algunas de las propiedades reológicas más importantes son:




Viscosidad aparente (relación entre el esfuerzo de corte y velocidad de corte) Coeficientes de esfuerzos normales Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorios) Módulo de almacenamiento y módulo de pérdidas (comportamiento viscoelasticos lineal) Funciones complejas de viscoelasticidad lineal. Tixotropía es una propiedad de algunos fluidos no newtonianos y Pseudoplásticos que muestran un cambio dependiente del tiempo en su viscosidad, cuanto más se somete el fluido a esfuerzos de cizalla, más disminuye su viscosidad. Un fluido tixotrópico es un fluido que tarda un tiempo finito en alcanzar una viscosidad de equilibrio cuando hay un cambio instantáneo en el ritmo de cizalla. 3) Menciona cinco razones por las cuales es muy importante la adecuada caracterización reológica de las lechadas de cemento R= En una lechada de cemento, el fluido intersticial es una solución acuosa de varias clases de iones y aditivos orgánicos, por lo tanto la reología de la lechada difiere de la del agua. El uso de los valores reológicos en las lechadas de cemento y en el lodo de perforación nos permite calcular los siguientes parámetros: La velocidad anular y el caudal de bombeo necesario para conseguir un flujo tapón laminar o turbulento. Las presiones de fricción que producen la lechada y el lodo de perforación al circular a través del pozo. El volumen de la lechada, colchones lavadores, etc. Para conocer el comportamiento de la lechada en el interior del pozo. Para saber que aditivos agregar para que el cemento se utilice en condiciones óptimas. Para determinar el tipo de cemento a utilizar según la profundidad y operación a realizar. Para conocer las propiedades reológicas de la lechada. Para la calidad de la lechada.

4) Tipos y características de los diferentes viscosímetros. R= Un viscosímetro (denominado también viscosímetro) es un instrumento empleado para medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un fluido. Fue Isaac Newton el primero en sugerir una fórmula para medir la viscosidad de los fluidos, postuló que dicha fuerza correspondía al producto del área superficial del líquido por el gradiente de velocidad, además de producto de una coeficiente de viscosidad. En 1884 Poiseuille mejoró la técnica estudiando el movimiento de líquidos en tuberías. Los viscosímetros de rotación emplean la idea de que la fuerza requerida para rotar un objeto inmerso en un fluido puede indicar la viscosidad del fluido. Algunos de ellos son: El más común de los viscosímetros de rotación son los del tipo Brookfield que determinan la fuerza requerida para rotar un disco o lentejuela en un fluido a una velocidad conocida. El viscosímetro de 'Cup and bob' que funcionan determinando el torque requerido para lograr una cierta rotación. Hay dos geometrías clásicas en este tipo de viscosímetro de rotación, conocidos como sistemas: "Couette" o "Searle". 'Cono y plato' los viscosímetros emplean un cono que se introduce en el fluido a una muy poca profundidad en contacto con el plato. El viscosímetro Stormer. Es un dispositivo rotatorio empleado para determinar la viscosidad de las pinturas, es muy usado en las industrias de elaboración de pintura. Consiste en una especie de rotor con paletas tipo paddle que se sumerge en un líquido y se pone a girar a 200 revoluciones por minuto, se mide la carga del motor para hacer esta operación la viscosidad se encuentra en unas tablas ASTM D 562, que determinan la viscosidad en unidades Krebs. El método se aplica a pinturas tanto de cepillo como de rollo. Los Viscosímetros que vibran son sistemas rugosos usados para medir viscosidad en las condiciones de proceso. La pieza activa del sensor es una barra que vibra. La amplitud de la vibración varía según la viscosidad del líquido en el cual se sumerge la barra. Estos centímetros de la viscosidad son convenientes para medir estorbando los líquidos fluidos y de gran viscosidad (hasta 1.000.000 cP). Actualmente, muchas industrias alrededor del mundo consideran estos viscosímetros como el sistema más eficiente para medir la viscosidad, puesta en contraste con los viscosímetros rotatorios, que requieren más mantenimiento, inhabilidad de medir el estorbar del líquido, y calibración frecuente después de uso intensivo. Viscosímetro de esfera en caída libre




Consiste en un recipiente que contiene un fluido viscoso. Se introduce una pequeña esfera, la cual parte del reposo y rápidamente alcanza la velocidad límite. Una pieza ( cilíndrica, cónica ó esférica ) rota frente a otra de forma similar. La separación está lubricada con una película de fluido al que se desea medir la viscosidad. El cilindro interior está unido a un soporte fijo mediante un resorte de torsión de coeficiente K. El cilindro exterior se hace rotar con una velocidad angular constante w. Cuando el cilindro exterior gira arrastra al cilindro interior mediante la cizalladura que se transmite a través del fluido, hasta que el resorte de torsión detiene el cilindro interior, instante y estado en que puede leerse el valor del torque que señala el medidor. El espesor de fluido es pequeño y puede suponerse distribución lineal velocidades.

Viscosímetro de plano inclinado Sobre un plano inclinado, lubricado con el líquido que se estudia, desliza libremente un cuerpo del que se conocen su peso y su área de contacto con la superficie lubricada, hasta que alcance la velocidad límite para estas condiciones.




5) Factores que afectan el comportamiento reológico de una lechada R= La reología de una lechada está en función de la cantidad de líquido de soporte, la fracción volumétrica de los sólidos, y la interacción entre las partículas. El valor de la cedencia varía de acuerdo a la concentración del dispersante. La Temperatura, la presión y los aditivos. 6) Defina los conceptos: Viscosidad: Es la resistencia al flujo de una sustancia (es la oposición de un fluido a someterse a esfuerzos tangenciales) , solo se manifestará en líquidos en movimiento. Por definición la viscosidad (μ) se pueden describir como la relación del esfuerzo de corte (τ) a la velocidad de corte (γ):

Viscosidad aparente: (Va)

=

L600 La razón del esfuerzo de 2

cizalla a la velocidad de cizalla, si depende de la velocidad

de cizalla. Es la medición en Centipoise que un fluido newtoniano debe tener en su viscosímetro rotacional a una velocidad de corte establecida y que denota los efectos simultáneos de todas las propiedades de los fluidos. Su valor se estima con la lectura en el viscosímetro rotacional a 600 rpm. Viscosidad efectiva: La viscosidad efectiva (μe) de un fluido es la viscosidad de un fluido bajo condiciones específicas. Estas condiciones incluyen la velocidad de corte, la presión y la temperatura, derivado de lo anterior se tiene que calcular la viscosidad efectiva para el espacio anular y la tubería de peroración debido a las variaciones de velocidad de corte provocadas por el cambio de geometría del área de flujo




Viscosidad relativa: La razón de la viscosidad dinámica de una disolución a la del disolvente, o de una dispersión a la de su fase continua, ambas medidas a la misma temperatura. Véase también relación de viscosidad. Cociente que se obtiene comparando la viscosidad µ1 de un líquido con la viscosidad µ2 de otro líquido expresado en número absoluto. Viscosidad plástica: Para un modelo de Bingham es el exceso del esfuerzo de cizalla sobre el esfuerzo que produce la fluencia, dividido por la velocidad de cizalla. El reciproco de la movilidad. (Vp) = L 600 - L 300 Aquella parte de la resistencia a fluir causada por fricción mecánica. Esta fricción se produce: 1) entre los sólidos contenidos en el lodo, 2) entre los sólidos y los líquidos que lo rodean, 3) debido al esfuerzo cortante del propio fluido. Velocidad de corte: La velocidad a la cual una capa pasa por delante de la otra capa se llama velocidad de corte. Por lo tanto, la velocidad de corte (γ) es un gradiente de velocidad expresada en segundos (seg-1). Es la respuesta del fluido, al aplicarle un esfuerzo de corte, desplazamiento de una capa sobre otra, generando movimiento del fluido a simple vista. Esfuerzo de corte: Cuando un fluido está fluyendo, hay una fuerza en el fluido que se opone al flujo. Esta fuerza se llama esfuerzo de corte. Se puede describir como un esfuerzo de fricción que aparece cuando una capa de fluido se desliza encima de otra. El esfuerzo de corte (τ) representa las libras de fuerza por cien pies cuadrados (lb/100 pies2) requeridas para mantener la velocidad de corte. Es la fuerza que se aplica tangencialmente a la superficie de un fluido, y generándole un esfuerzo el cual hará que el fluido se mueva dependiendo de su viscosidad si es alta o baja. Esfuerzo de cizalla: El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar. Se designa variadamente como T, V o Q Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión cortante. Para una pieza prismática se relaciona con la tensión cortante mediante la relación: Esfuerzo cedente: Se define como el punto en el cual, el material sufre una deformación plástica, es decir el material pasa la zona de deformación elástica y queda deformado permanentemente. Para el caso del diseño de cementos, este tipo de esfuerzo es considerado muy importante, ya que el diseño tiene el riesgo de fallar en cualquier momento una vez que se excede este valor. La forma más común de definir este valor es por medio de una gráfica que resulta de aplicar la prueba de tensión al material, la gráfica carga (eje y) contra Elongación (eje x) , es la base para obtener una serie de datos de gran utilidad. Es la fuerza necesaria para que un fluido alcance su punto de cedencia. Punto de cedencia: En este punto el material desarrolla un marcado incremento de la deformación sin aumentar el esfuerzo. En la figura el punto cedente está determinado por las ordenadas de (B y C), de los cuales B es el punto cedente superior y C el punto cedente inferior. es la resistencia afluir causada por las fuerzas de atracción entre las partículas. Índice de plasticidad: Es el rango para el cual el material está dentro de la región plástica, diferenciándola de la elástica. Siendo la primera: la propiedad mecánica de un material inelástico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico




Índice de consistencia: El índice de consistencia (Ic) se define como: Ic = (LL - h) / (LL - LP) Con el índice de consistencia puede evaluarse la consistencia actual que presenta el suelo en base al límite líquido, índice de plasticidad y el contenido de humedad actual que presente el suelo Índice de flujo: Caudal es la cantidad de fluido que avanza en una unidad de tiempo. Se denomina también "Caudal volumétrico" o "Índice de flujo fluido". Es el indicativo de cómo es el movimiento de un fluido. 7.-Describa en proceso de formación de agua libre en una lechada de cemento. Idealmente, una lechada de cementación debería tener una viscosidad (consistencia) que le permita desplazar lodo de manera eficiente mientras permite que se forme una fuerte unificación entre el cemento y la tubería de revestimiento. Esto significa que la lechada debe ser asentada sin la formación de ningún agua libre la cual es agua forzada fuera del cemento que se asienta, creando bolsas o una capa superficial encima del cemento. Cuando las partículas del cemento están en suspensión no se encuentran completamente dispersas, e interactúan a través de fuerzas electrostáticas que forman una estructura flocuada que soporta el peso de una partícula dada. Si el espacio anular en el pozo es suficientemente estrecho, el peso de las partículas se transmite a las paredes y la lechada se soporta a sí misma. Es raro que lo descrito ocurra, consecuentemente el peso de las partículas del cemento se transmite al fondo a través del gel y ocurre la deformación de la estructura. El agua es forzada a salir de la porción más baja de la lechada y se acomoda en las capas superiores que sufren el menor esfuerzo. La habilidad de las capas superiores para acomodar el agua adicional es limitada; así una capa de agua, puede formarse en la cima de la lechada. Como efectos laterales de la adicion de dispersantes, la lechada puede presentar sedimentación, tener una densidad uniforme o presentar agua libre . Es posible que en la parte superior se tenga agua libre y exista una lechada homogénea en el fondo, también es posible que ocurra sedimentación sin desprendimiento de agua libre. PREVIO 4: PERDIDA DE FILTRADO EN UNA LECHADA DE CEMENTO 1.-Describe los procesos de perdida de fluido por filtrad durante una cementación Cuando una lechada de cemento se coloca a través de una formación permeable bajo presión ocurre el proceso de filtración. La fase acuosa de la lechada escapa al interior de la formación y deja las partículas sólidas detrás. Este proceso se conoce comúnmente como filtrado. El control de filtrado es un factor de vital importancia en la cementación de TR’s y en las cementaciones forzadas para colocar el cemento en el lugar deseado, sin que sufra deshidratación fuerte al pasar por zonas permeables o bien al estar forzando la lechada. 2.- ¿Qué problemas causa una pérdida de fluidos por filtrado? Daño a la formación, cementación pobre, pérdida del control del pozo, cuando se bombea excesivamente y se adhiere a las paredes de la tubería. Puede ocasionar un reventón aumentando la presión de formación. 3.- ¿Qué equipos se utilizan para hacer una prueba de pérdida de fluido por filtrado a una lechada de cemento, en que unidad se registra la pérdida de fluido? 3

Una lechada de cemento puro tiene una pérdida por filtrado que excede los 1000 cm /30min. Variando las concentraciones de los aditivos para el control del filtrado se obtienen caudales diferentes de filtrado. 3

0-50 cm /30min; control de gas 3 50-100 cm /30min ; muy bajo, liners squeeze 3 100-200 cm /30min; muy bueno (aislaciones) 3 200-500 cm /30min; moderado 3 500-1000 cm /30min muy alto. >1000 no hay control




Celda de filtrado HPHT Se acondiciona la lechada a la BHCT antes de medir el caudal de filtrado. La celda consiste en un cilindro presurizado con una malla 325 para simular las condiciones de formación. Se aplican 1000 psi de presión diferencial. Se registra el filtrado en intervalo de 30 min. Se utiliza la celda de filtrado estándar o con agitación. 4.- ¿A qué se denomina O-rings y cuál es el número de malla utilizado en el equipo de pérdidas del fluido? Se denomina junta tórica u o-ring a la junta de forma toroidal habitualmente de goma cuya función es sellar y evitar la pérdida de fluido. diseñado para estar sentado en una ranura y el momento del montaje entre dos o más partes, la creación de un sello en la interfaz. El anillo puede ser utilizado en aplicaciones estáticas o en aplicaciones dinámicas, donde hay un movimiento relativo entre las partes y la junta tórica. Se puede sellar decenas de megapascales (miles de psi) de presión. Malla de 3/16 in. 5.- ¿Cómo se clasifican los aditivos para prevenir la pérdida de fluido por filtrado y cómo funcionan? Existen dos clases principales de aditivos para el control de filtrado. Materiales sólidos con partículas finamente divididas. Polímeros solubles en agua. Materiales sólidos con partículas finamente divididas. El primer agente de control de filtrado usado fue la bentonita en 1949, debido al tamaño pequeño las partículas podían entrar al enjarre y alojarse entre las partículas del cemento, como resultado la permeabilidad del enjarre decrece. Además para determinar el filtrado se usan sistemas particulares tales como polvo carbonatado, asfaltos y resinas termoplásticas. El látex es un excelente agente de control de filtrado. Forma redes entre sus moléculas por ser polímeros emulsionados. Usualmente se suministra como una suspensión lechosa de partículas esféricas de polímero , contienen un 50% de sólidos. Como la bentonita que contiene partículas tan pequeñas que pueden taponar físicamente los poros en el enjarre del cemento. Polímeros solubles en agua: A principios de 1940 los polímeros solubles en agua comenzaron a usarse como agentes de filtración en la perforación. Actualmente estos materiales se usan como agentes de control de filtrado en las lechadas de cementos para pozos. Generalmente operan simultáneamente incrementando la viscosidad de la fase acuosa y disminuyendo la permeabilidad del enjarre. La reducción de la permeabilidad del enjarre es el parámetro más importante observado en el control del filtrado. Cuando una lechada con suficiente agente de control proporciona una velocidad de filtrado API de 25 cm3/ 30 min , el enjarre resultante es aproximadamente 1000 veces menos permeable que el obtenido de una lechada de cemento solo , considerando que el incremento de la viscosidad del agua intersticial es cinco veces mayor . Pueden formar agregados coloidales adheridos débilmente en la formación, los cuales son suficientemente estables en el acuñamiento y la construcción del enjarre. 6.- ¿Cuál es el valor de perdida de fluido por filtrado para una lechada elaborada solamente con cemento y agua, y cuál es el valor recomendado para mantener el comportamiento adecuado de l lechada? El valor de filtrado estipulado por el API varía de acuerdo con el tipo de operación y es como se sigue. Cementación de TR= No mayor de 200 cm Tubería corta= No mayor de 50 cm Cementación forzada= 30-20 cm

3

3

3 3

El valor de filtrado API se mide en 30cm a 30 minutos bajo una presión diferencial de 1000 psi. El API marca un filtrado 3 para una lechada de cemento solo , el orden de 1500 cm /30min. En la mayoría de las operaciones se requiere mantener 3 un valor de filtrado menor de 50 cm /30 min. Para un trabajo adecuado de la lechada, por ello se emplean materiales conocidos como agentes de control del filtrado. EXPOSICIÓN… Clasificación de los Fluidos en Función de su Comportamiento Reológico




-Fluidos newtonianos. -Fluidos no newtonianos. -Independientes del tiempo - Plásticos de Bingham - Pseudoplásticos - Dilatantes -Pseudoplásticos y dilatantes con bajo punto de cedencia - Dependientes del tiempo - Fluidos tixotrópicos - Fluidos reopécticos - Fluidos No newtonianos viscoelásticos Fluidos Newtonianos No poseen propiedades elásticas, es incompresible, isotrópico y carente de estructura. El comportamiento reológico de los fluidos newtonianos se describe mediante la ley de newton de la viscosidad. Existe una relación lineal entre el esfuerzo de corte y la velocidad. (Ley de viscosidad de Newton): Siendo: xy = esfuerzo cortante (mPa)  = viscosidad dinámica del fluido (mPa·s) du/dy = velocidad de deformación del fluido -1

(s ) = D (estas unidades son las más utilizadas en reología) Se comportan como fluidos newtonianos los gases y la mayoría de los líquidos. Diésel. Agua. Glicerina. Salmueras claras.

Fluidos No Newtonianos Son en general, aquellos en que la relación entre el esfuerzo de corte y la velocidad no se mantiene constante. La viscosidad en estos fluidos varia al modificarse el esfuerzo de corte o con el tiempo de aplicación del mismo. No cumplen con la ley de newton y no mantienen una relación lineal entre esfuerzo de corte y velocidad. Se caracterizan porque su viscosidad no permanece constante cuando la temperatura y la composición permanecen invariables, sino que dependen del esfuerzo cortante o gradiente de velocidad y, a veces, del tiempo de aplicación del esfuerzo y de la historia previa del producto y/o muestra. La mayoría de los fluidos de perforación y el cemento. Independientes del tiempo. •

A su vez se diferencian en dependientes e independientes del tiempo.

Plásticos de Bingham



0


Se comportan como un sólido en condiciones estáticas requiriendo un esfuerzo mínimo (τ ) para comenzar a fluir, comportándose como newtonianos a valores superiores de ese esfuerzo mínimo. yx

0

x

yx

0

τ = τ -η (dν /dy) si τ > τ x

yx

0

dν /dy = 0 si τ > τ

Los fluidos plásticos son aquellos que no fluyen hasta que son sometidos a un esfuerzo cortante límite determinado, llamado esfuerzo de deformación plástica, umbral de fluencia o límite de fluencia. En el caso de los fluidos plásticos de Bingham, una vez que se supera el valor del umbral de fluencia, la velocidad de deformación es proporcional al esfuerzo, como en el caso de los fluidos newtonianos •

Pseudoplásticos

se caracterizan porque su viscosidad aparente decrece cuando aumenta el gradiente de velocidad de deformación. Este comportamiento indica una ruptura o reorganización continua de la estructura, dando como resultado una menor resistencia al flujo, y es debido a la presencia de sustancias de alto peso molecular así como a la dispersión de sólidos en la fase sólida. Donde se observa que la viscosidad disminuye al aplicarse un aumento en el esfuerzo de corte. Su ecuación constitutiva es yx

x

τ = -m (dν /dy)

n-1

x

(dν /dy) con n < 1

Ejemplos de este tipo de fluidos son emulsiones, asfaltos a determinadas temperaturas, polímeros.

De los modelos utilizados para describir el comportamiento reológico de los fluidos Pseudoplásticos, el más conocido y simple de aplicar es el de Ostwald-De Waale, también conocido como ley de la potencia: g = K ýn Donde K es el índice de consistencia de flujo y n es el índice de comportamiento al flujo. K da una idea de la consistencia del producto y n de la desviación del comportamiento al flujo respecto al newtoniano . El comportamiento pseudoplástico es, quizás, el más frecuente en los fluidos. •

Dilatantes

La principal característica de este tipo de fluidos es que al aumentar la velocidad de deformación aumenta la viscosidad aparente. Los modelos reológicos que se utilizan para describir este comportamiento son los mismos que los aplicados para describir el comportamiento pseudoplástico, que se ha expuesto en el apartado anterior. La viscosidad aumenta a medida que aumenta el esfuerzo de corte aplicado. La ecuación constitutiva es: yx

x

τ = -m (dν /dy)

n-1

x

(dν /dy) con n > 1

Barros, resinas vinílicas son ejemplos de este tipo de fluido no newtoniano. Ley de potencias con punto de cedencia Fue propuesto con el fin de obtener una relación mas estrecha entre el modelo reológico y las propiedades de flujo de los fluidos Pseudoplásticos y dilatantes que presentan un punto de cedencia.




Entre los modelos propuestos que involucran el uso de tres constantes o parámetros ajustables, este modelo es de los mas simples y exactos. τ = Kγ τ y n+ con, γ = 0 si τ ≤ τy γ ≠ 0 si τ 〉τy Donde τy= esfuerzo inicial o punto de cedencia •

Fluidos reopécticos

Los fluidos reopécticos tienen un comportamiento al flujo contrario a los tixotrópicos, es decir, la viscosidad aparente aumenta con el tiempo en que la muestra es sometida a un determinado gradiente de velocidad, lo que les confiere una cierta semejanza con los fluidos dilatantes en el sentido de que la única diferencia es si el tiempo para la destrucción o formación de estructura es detectable o no. El modelo reológico aplicable a estos fluidos es el de la ley de la potencia, siendo el valor del índice de comportamiento al flujo mayor que la unidad. Fluidos no Newtonianos viscoelásticos Las características de los productos viscoelásticos varían desde las de los líquidos viscosos con propiedades elásticas (modelo de Maxwell) a las de los sólidos con propiedades viscosas (modelo de Kelvin-Voigt). En condiciones normales, no es apreciable la elasticidad debida al estiramiento de los enlaces interatómicos y se puede afirmar que la elasticidad de los alimentos viscoelásticos es debida a la deformación elástica de las macromoléculas. Una forma de caracterizar estos fluidos es estudiando la evolución del esfuerzo cortante con el tiempo a una velocidad de deformación fija pudiéndose realizar un análisis comparativo de las diferentes muestras a partir de las curvas obtenidas. El modelo más simple es uno que se obtiene combinando un sólido de hooke con un fluido de newton, lo que lleva al conocido modelo de Maxwell. g + Ug = M ý donde U es el tiempo de relajación definido como la relación entre la viscosidad newtoniana (M) y el módulo de elasticidad (G).

CONCEPTOS IMPORTANTES DEL LIBRO DE CEMENTACIONES




Un controlador de filtrado es un material que controla la perdida de la fase acuosa de los sistemas de cemento, , frente a zonas permeables. Un controlador de perdida de circulación es un material que controla la perdida de cemento hacia zonas débiles de la formación o fracturas. Las lechadas de cemento son suspensiones altamente concentradas de partículas sólidas en agua. El contenido de sólidos en una lechada de cemento puede llegar hasta el 70 % La reologia de una lechada está relacionada con la del líquido de soporte, la fracción volumétrica de los sólidos y la interacción entre las partículas. En una lechada de cemento, el fluido intersticial es una solución acuosa de varias clases de iones y aditivos orgánicos. Por lo tanto, la reología de una lechada difiere de la reologia del agua. Los sólidos en una lechada están en función directa a su densidad. Las interacciones de las partículas en una lechada de cemento dependen de la distribución de sus cargas superficiales. Los dispersantes del cemento (reductores de la viscosidad) , mejor conocidos como “superplastificadores” ajustan las cargas superficiales de las partículas para obtener las propiedades reológicas de la lechada. Viscoplasticidad de las lechadas de cemento y mecanismos de dispersión: Cuando se mezcla cemento en polvo y agua se forma una estructura de gel en toda la lechada, que impide flujos con esfuerzos menores al esfuerzo de corte dado por el punto de cedencia (Resultado de la interacción electrostática entre las partículas). A esfuerzos de corte menores al valor del punto de cedencia, la lechada se comportará como un sólido. Arriba del valor de cedencia, la lechada se comporta como un líquido comprendido en el modelo de bingham, con viscosidad plástica definida. Sin embargo, la viscosidad aparente, representada por la relación entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte no es constante, si no disminuye conforme aumenta el esfuerzo de corte. Una vez que el valor de cedencia es rechazado, la lechada ya no se comporta como una unidad, se rompe en partes y agregados de partículas que se mueven entre unas y otras. Estos agregados contienen agua intersticial, lo que da como resultado que el volumen efectivo de la fase dispersa sea mayor que el volumen de los granos de cemento. El volumen de la fase dispersa es el factor clave para determinar la reologia de la dispersión. Composición química de los dispersantes del cemento: Los sulfonatos son los dispersantes más comunes del cemento. Asentamiento de las partículas y agua libre: Como efectos laterales de la adición de los dispersantes , la lechada puede mostrar sedimentación , tener un gradiente de densidad uniforme de la cima al fondo, mostrar agua libre o bien tener una capa de fluido sin carga de partículas sólidas sobre la parte superior de la lechada. Es posible que en la parte superior se tenga agua libre y exista una lechada homogénea en el fondo, también es posible que ocurra la sedimentación sin desprendimiento de agua libre. Agua libre: Cuando las partículas del cemento están en suspensión, no se encuentran totalmente dispersas, e interactúan a través de fuerzas electrostáticas que forman una estructura flocuada que soporta el peso de una partícula dada . Si el espacio anular en el pozo es suficientemente estrecho, el peso de las partículas se transmite a las paredes y la lechada se soporta a si misma. Es raro que esto ocurra. Consecuentemente el peso de las partículas del cemento se transmite al fondo a través del gel y ocurre la deformación de la estructura. El agua es forzada a salir de la porción más baja de la lechada y se acomoda en las capas superiores que sufren el menor esfuerzo. La habilidad de la capa superior para forma agua es limitada, asi una capa de agua puede formarse en la superficie de la lechada




Agua libre, sedimentación y segregación. Sedimentación: Los dispersantes suprimen las interacciones electrostáticas entre las partículas del cemento por un proceso de neutralización, se ioniza el medio y las fuerzas repulsivas permiten el empacamiento uniforme de las partículas, estas se pueden mover libremente, y caen en el campo gravitacional colectándose en un contenedor. Prevención de agua libre y sedimentación de la lechada: Los agentes anti precipitación son materiales que restauran parte del valor de cedencia, a un nivel compatible con las condiciones de bombeo y la presion de fricción, donde la formación del pozo pueda soportar. La bentonita se puede emplea para reducir el asentamiento de la lechada. Esta absorbe grandes cantidades de agua, y así la lechada se mantiene homogénea. El agua de mar y los silicatos pueden mejorar la estabilidad de la lechada. El control del filtrado es un factor de vital importancia en la cementación de TR´S y en las cementaciones forzadas para colocar el cemento en el lugar deseado. Sin que sufra deshidratación fuerte al Pasar por zonas permeables o bien al estar forzando la lechada. Generalmente los reductores de filtrado son productos derivados de la celulosa y se dosifican del 0.3 a 1.5 % , por peso del cemento. El valor del filtrado estipulado por API varía de acuerdo con el tipo de operación: Cementación de TR´S= no mayor a 200 cm3 Tubería corta = no mayor a 50 cm3 Cementación forzada =de 30 a 50 cm3 El valor de filtrado API se mide en cm3 a 30 min bajo una presión diferencial de 1000 psi. Cuando una lechada de cemento se coloca a través de una formación permeable bajo presión ocurre el proceso de filtración. La fase acuosa de la lechada escapa al interior de la formación y deja las partículas sólidas atrás. Este proceso se conoce como filtrado. Si el filtrado no se controla puede afectar seriamente el trabajo que se esté realizando. A medida que la fase acuosa decrece, la densidad de la lechada se incrementa. Como resultado el comportamiento de la lechada será diferente al diseño planeado originalmente (reologia, tiempo de espesamiento). Si es mucho el fluido filtrado a la formación, la lechada no se puede bombear. El API, marca un filtrado para las lechadas de cemento solo, del orden de 1500 cm3/30 min. En la mayoría de las operaciones se requiere mantener un valor de filtrado menor a 50 cm3/30 min para un trabajo adecuado de la lechada, por ello se emplean materiales conocidos como agentes de control de filtrado, los cuales están incluidos en el diseño de la lechada. Una vez iniciado el filtrado a través de la formación, un enjarre de los sólidos del cemento es depositado sobre la cara de la formación. Los agentes de filtrado disminuyen la velocidad de filtración reduciendo la permeabilidad del enjarre y/o incrementando la viscosidad de la fase acuosa. Hay 2 clases de aditivos para controlar el filtrado: Materiales solidos con partículas finamente divididas. Polimeros solubles en agua.


1.

Facultad de Ingeniería PREVIO NUMERO 5 ESFUERZO COMPRENSIVO


Porque es importante la resistencia a la compresión y cuál es el valor de resistencia mínimo recomendado para las cementaciones primarias en pozos petroleros

R= La resistencia a la compresión es una de las propiedades más importantes de una lechada de cemento, ya que de el le depende la presión hidrostática que se ejerza sobre la ella a la profundidad correspondiente. En zonas de baja presión de formación deberá ser la adecuada para no dañar a la formación; y en zonas con alta presión de poro, deberá generar la resistencia necesaria para controlar la presión de formación, impidiendo que la formación aporte fluidos sin que se genere un daño. Se le imprime una presión de 71.7 +/- 7.2 KN/min (16000+/- 1600 lb/min), para muestras de 4 pg^2, la velocidad se puede ajustar con el ritmo de carga para obtener el incremento en la lectura del indicador de 2000 a 6000 lbf en 15 segundos. 2.

Que es la resistencia al esfuerzo compresivo

R= La resistencia a la compresión es el grado de resistencia del cemento fraguado a una fuerza compresiva por unidad de área, de tal manera que tienda a colapsarlo; generalmente se expresa en libras sobre pulgada cuadrada 3.

Que aditivos se utilizan para incrementar la resistencia al esfuerzo compresivo? Y como funcionan

R= Materiales poliméricos que actúan como una especia de sustentantes y que aumentan la resistencia total de la lechada al distribuirse en la lechada 4.

Cuáles son los equipos que se utilizan para determinar la resistencia al esfuerzo compresivo de un bloque de cemento y cómo funcionan

R= Se utiliza una prensa hidráulica que se le coloca la muestra en la placa inferior de la prensa hidráulica, se le imprime una presión de 71.7 +/- 7.2 KN/min (16000 +/-1600 lb/min), para muestras de 4 pg^2, la velocidad se puede ajustar con el ritmo de carga para obtener el incremento en la lectura del indicador de 2000 a 6000 lbf en 15 segundos. 5.

Como se calcula resistencia al esfuerzo compresivo de un bloque de cemento R= Esfuerzo Compresivo = Fuerza requerida para romper la muestra / Área de contacto entre las placas de la prensa hidráulica

6.

Que tipo de moldes se ocupan para una prueba de resistencia compresiva y de que materiales están fabricados R=Moldes cúbicos y esféricos de acero.

CUESTIONARIO PREVIO # 6 EFECTO DE AGUA LIBRE

1.-¿Qué es el efecto del agua libre y cuales son los equipos que se emplean para calcular?




El agua libre es el volumen de fluido que libera la lechada de cemento cuando está en reposo para lo cual se coloca en una probeta y se deja 2 Hrs de reposo. Su efecto o lo perjudicial por exceso de agua libre Produce la precipitación de sólidos, Representa alta inestabilidad de la lechada, Origina puenteo alterno de sólidos y agua en el espacio anular. 2.-¿Cuáles son los aditivos que se emplean para controlar el efecto de agua libre? Principalmente la bentonita, Metasilicatode Calcio (Econolite), aditivos agentes controladores de filtrado como el Halad 23, FWCA. En general Aplicación apropiada de agente fluidizante, en combinación con el agente de control de filtrado uso de extendedoresy antisedimentantes. Que nos de un diseño con agua libre de CERO. 3.-¿Cuál es la formula que se emplea para calcular el agua libre y sus unidades? De la norma API 10 A(Cementos) para control de calidad de los Cementos Petroleros se considera y se aplica el procedimiento marcado por ANSI/API SPECIFICATION 10 A TUENTY-FOURTH EDITION, DECEMBER 2010 E ISO 104261:2009 (SPECIFICATRION FOR CEMENTS AND MATERIALS FOR WELL CEMENTING) PARTE 8 , 8.4 (CALCULO DEL PORCENTAJE DE FLUIDO LIBRE) %FF = (ml) VFF x (sg) x 100/ SM Donde % FF contenido de fluido de la lechada en % (agua necesaria) VFF = Volumen de fluido a agua sobre el cuerpo de la lechada, fluidos libre en mililitros (sg) Gravedad especifica de la lechada SM= masa de lechada en gramos 1.98 cemento clase H 1.91 cemento clase G Nota: para lechadas con gravedades especificas diferente a 3.18 +-0.04 se debe realizar la medición de la densidad. Para pruebas de Campo se toma el Valor directo de la probeta de 250 ml después de 2 hrs de reposo expresado en mililitros basado en la norma API 10 B-2, ISO 10426-2 PART 2 %FF= VFF (100)/Vs Donde: %FF=Porcentaje de Agua libre VFF= Volumen de fluido a agua sobre el cuerpo de la lechada Vs= Volumen en ml de lechada 4.-¿ Cual es el valor máximo de agua libre para una lechada base y para una lechada de diseño? Para una lechada base (cemento solo) es de 5.9 % Para una lechada para TR superficial 1.4% SIN EMBARGO LABORATORIO DE PEMEX DISEÑA CON AGUA LIBRE CERO. Para una lechada para cementación forzada o linero zona de yacimiento debe ser cero. 5.-¿Qué problemas causa el efecto de agua libre en los diferentes tipos de perforaciones? •Uno de los principales problemas es el que esta dejara espacios libres de cemento (anillos o micro-anillos) los cuales son puntos de bajo o nulo aislamiento entre la TR y la Formación.




•Siendo de mas problema en zonas de yacimiento y no en las partes superficiales, por eso es que las lechadas para cementaciones forzadas y cementación en tuberías de explotación. El agua libre crea una lechada inestable con precipitación de sólidos lo que pone en riesgo el éxito de la operación en general. 6.-La prueba de agua libre se puede realizar para pozos desviados si y no porque? Para el diseño de la lechada se debe realizar rigurosamente de acuerdo a la norma API 10 B-2, LABORATORIO DE PEMEX REFORMA DISEÑA TODAS SUS LECHADAS CON AGUA LIBRE DE CERO, Y LAS PRUEBAS PARA POZOS DESVIADOS SE LE DEBE DE DAR LA INCLINACION A LA PROBETA CON LA INCLINACION QUE TENGA EL POZO SI PRESENTA AGUA LIBRE SE DEBE MODIFICAR EL DISEÑO HASTA QUE ESTA SEA CERO.NRF-

CUESTIONARIO PREVIO NUMERO 7. TIEMPO BOMBEADO. 1)

Defina tiempo de bombeabilidad o bombeabla de una lechada.

Es el tiempo total requerido para el bombeo de una lechada de cemento en el pozo. Además de un factor de seguridad. Puede ser también el tiempo necesario para alcanzar una consistencia que es considerada ser no bombeable, durante una prueba de tiempo de engrosamiento API°. Se debe considerar el tiempo en preparar, bombear la lechada y soltar tapones, y desplazar el cemento más un tiempo adicional de una hora como factor de seguridad. 2)

En que unidades se registra el tiempo bombeable. 3 unidades o conversiones

Se registra en unidades bearden 3)

Cuáles son los principales aditivos que se emplean para esta prueba y como funcionan.

4)

Como se calcula el tiempo mínimo necesario para realizar una operación de cementacion primaria.

5)

Cuáles son los equipos que se utilizan para determinar el tiempo bombeable de una lechada de cemento y cómo funcionan.

El aparato que se usa para determinar el tiempo de bombeabilidad es el consistometro que puede ser atmosférico o presurizable. El recipiente con la lechada a probar gira a velocidad constante (movido por un motor eléctrico) dentro de un baño de aceite, a traves del cual, se le aplica temperatura y la presion deseada. Dentro del recipiente aislado, hay una paleta conectada a un resorte, a medida que la lechada gira trata de arrastrar la paleta en el sentido de la corriente. Una lechada mas viscosa ejercerá una fuerza mayor en la paleta, la cual a su vez transmitirá mayor torque al resorte y este se mide por medio de un potenciómetro del que esta dotado el aparato. El consistometro esta calibrado para poder leer directamente las unidades Bearden de consistencia (a veces llamadas poises, por costumbre). Cuando la lechada alcanza 100 unidades de consistencia(Bc) no se puede bombear.




Asi el tiempo de bombeabilidad exportado por el laboratorio sera el tiempo transcurrido desde que se introduce la mezcla en el consistometro hasta que el aparato marca 100 Bc. La presion y temperatura aplicadas son aquiellas que indica la norma API RT 10B que especifica la forma en que se debe desarrollar la prueba y que corresponderán a las condiciones aproximadas que se necesitaran en el campo cuando se cemente a una determinada profundidad. Los programas están especificados separadamente para cementacions primarias, liners, cementaciones a presion y colocación de tapones de cemento con Tp franca y con TF.

Previos de Lab de Cementación de Pozos

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