aditivos de cementacion.doc

7/30/2019 Aditivos de cementacion.doc

1/36

ADITIVOS DE CEMENTACIN

INTRODUCCIN

Ahora los pozos en la industria del petrleo cubren un rango ms amplio de profundidad ytemperatura que condicionaba en cualquier otro momento en la historia.

Las composiciones de cementacin son diseadas regularmente para:

1. Condiciones bajo punto de enfriamiento en las zonas de Alaska y Canad.2. Temperaturas bajo los 500 oF en pozos profundos de petrleo.3. Temperaturas de 450 a 500 o F en pozos de vapor.4. Temperatura de 1500 a 2000 o F en pozos incendiados.

Las presiones van desde atmosfrica a 30000 psi en agujeros sumamente profundos.

Slo ha sido posible acomodar semejante gama amplia de condiciones a travs del desarrollo deaditivos, modificar el cemento Prtland disponible consolida requerimientos individuales para el pozo.

Ahora ms de 50 clases de aditivos son usados con varias clases de cementos API para mantenercaractersticas ptimas de la lechada, para cualquier condicin agujero abajo.

Con el advenimiento de un cemento bsico 1 (API clases G y H) y equipo de mezcla de volumen,el uso de aditivos ha llegado a ser ms flexible y simple.

Las lechadas de cemento ahora pueden ser adecuadas, para requerimientos especficos de pozoalrededor del mundo.

Prcticamente todos los aditivos de cemento en uso actual polvos libres de fluidos, que estnsecos, han estado mezclados con el cemento antes de que se transporte al pozo.

Sin embargo, si es necesario, muchos de ellos pueden ser dispersos en el mezclado de agua en ellugar de trabajo o puede comprarse de las compaas de servicio en forma lquida.

Dependiendo como ellos son seleccionados, los aditivos pueden afectar las caractersticas de laslechadas de cemento en variadas maneras.

1. La Densidad puede ir desde 6.0 a 21.0 lbm/gal. (Fig. 3.1).2. La Fuerza Compresiva puede ir de 200 a 20000 psi.3. En cierto tiempo pueden acelerarse o retardarse, dentro de pocos segundos para producir un

cemento o permanecer fluido por unas 36 horas.4. La Filtracin de cemento puede ser bajada como a 25 cm3 / 30 min. Cuando midi a travs de una

malla metlica de 325 a una presin diferencial de 1000 psi.5. Las propiedades de flujo pueden variar por encima de una amplio rango.6. El fraguado de cemento puede ser hecho resistente a la corrosin por densificacin o por

variacin de la composicin qumica.7. Granular, Fibroso y dividida en hojuelas gusta poner agentes y agentes gelatinosos que pueden

agregarse para controlar la prdida de lechada de cemento a las formaciones.8. Se puede impartir elasticidad en cementos, para la incorporacin de fibras finas en

composiciones de la lechada.


2/36

9. La Permeabilidad puede ser controlada con temperatura baja de pozos por densificacin y atemperatura por encima de 230 oF por densificacin y el uso de harina de silicio.

10. Los costos pueden ser reducidos, dependiendo de los requerimientos y las propiedades del pozoque sean deseadas.

11. El fraguado de cemento puede ser extendido ligeramente por el uso de yeso o cloruro de sodio oambos.

12. El calor de hidratacin (El calor liberado durante el proceso de frage), puede ser controlado porel uso de arena, ceniza o bentonita combinada con agua.

Aditivos de Cemento son clasificados como sigue:

1.Aceleradores.2.Aditivos de peso ligero.3.Aditivos pesados.4.Retardadores.5.Agentes de Control de Perdida de Circulacin.6.Agentes de Control de Filtracin.

7.Reductores de Friccin.8.Materiales de Especialidad.

Cemento + peso del material 16 21

Cemento densificado 16 17

Cemento + sal 15 - 17

Clase API G o H 15 - 16

Cemento Puzzolanico 13 - 15

Cemento + Bentonita 12 - 15

Cemento + Esferas 8 - 13

Cemento + Nitrgeno 6 - 13

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22

Peso de lechada Lbs / Galn

Fig. 3.1 Rangos de peso de Sistema de Cementacin


3/36

ACELERADORES DE CEMENTO

Las Lechadas de Cemento pueden ser usadas en situacin opuesta poco profunda, lasformaciones de baja temperatura pueden requerir aceleracin, acortar el tiempo y aumentar la resistenciatemprana, particularmente en Formaciones con temperatura por debajo de 100 o F. Utilizando Aceleradores,cementos bsicos y buenas prcticas mecnicas, es tan pequeo como 4 horas a una resistencia de 500 psi

que puede ser desarrollado. Esta resistencia es generalmente aceptada como mnima para el soporte y uninde caera.2-4

Los aceleradores de uso comn estn listados en la Tabla 3.1

Tabla 3.1 Comnmente se usan aceleradores de cemento que puedan ser usadossecos o en mezcla de agua con cemento API clase A, B,C, D o H

Acelerador Cantidad a utilizar (Wt% de Cemento)

Cloruro de calcio (Ca Cl2 ) 2 --- 4(Pedacito, pulverizado, anhdrido)Cloruro de sodio ( Sal --Na Cl ) 3 ----10 *Yeso 20---100(Yeso de Paris)Silicato de Sodio (Na2 SiO2 ) 1----7.5Dispersante de Cemento 0.51.0(con reductor de Agua)Agua de Mar (como mezcla de agua) ---------

* Porcentaje por peso de agua.

CLORURO DE CALCIO (Tabla 3.2 y 3.3)

Cloruro de calcio5.6 es el ms ampliamente utilizado y el ms efectivo de todos los aceleradoresde cemento. Este es un mismo material HYGROSCOPIC y esta disponible en hojuelas y en forma depolvo en un regular 77% grado de clorhidrato de calcio, en la forma de hojuelas en anhidro en un grado de96%.

La forma de hojuelas de anhidro es de uso general porque esto puede absorber alguno de

humedad sin ponerse aterronado y es ms fcil guardar. Normalmente 2 a 4 % de clorhidrato de calcio,basado en el cemento, es usado, dependiendo de las condiciones en el pozo. En algunas instancias, 4% declorhidrato de calcio es usado en mezclas de cemento, requiriendo altas porciones o cantidades de agua,donde grandes volmenes de agua diluyen la concentracin de el acelerador. Concentraciones declorhidrato de calcio en exceso de 6 wt% de cemento no ofrecen ventajas. Reacciones de esasconcentraciones con cemento a baja temperatura es impredecible.


4/36

Tabla 3.2 Efecto del cloruro de Calcio sobre el Tiempo de Bombeabilidad delCemento API clase A

Agua ----------------------5.2 Gal. / Sk.Peso de Lechada---------15.6 Lb. / Gal.

Cloruro De Calcio Pruebas API de Cimentacin de Caera paraSimular Profundidades del pozo

% 1000 ft 2000 ft 4000 ft

0.0 4:40 3:36 2:252.0 1:55 1:30 1:044.0 0:50 0:47 0:41

Pruebas API de Cimentacin Forzada

0.0 3:30 2:49 1:520.2 1:30 1:20 0:540.4 0:48 0:43 0:37

Tabla 3.3- Efectos del Cloruro de Calcio sobre la Resistencia a la Compresibilidad delCemento API clase A


Resistencia a la Compresibilidad (Psi) a Temperatura y tiempo indicado

0 Psi 0 Psi 800 Psi60 oF 80oF 95oF

CaCl2 Horas Horas Horas% 6 12 24 6 12 24 6 12 24

0 20 70 940 75 405 1930 235 1065 27102 460 785 2295 850 1540 3980 1170 2360 44554 755 955 2420 1095 1675 3980 1225 2325 4550


5/36

CLORURO DE SODIO (Tablas 3.4 y 3.5)

Cloruro de Sodio es comn en la tabla de sal, es acelerador efectivo para cemento limpio enconcentraciones de 1.5 a 5.0 wt% de cemento. Dos a 3.5 dan la mxima aceleracin, excepto cuando laslechadas de ms alta proporcin de agua son utilizadas.

Bajos porcentajes de clorhidrato de calcio aceleran, pero altas concentraciones, como aquellossaturaba el mezclado de agua, retardar la resistencia del cemento (ver seccin 3.5 en retardadores decemento). Aunque el uso del clorhidrato de calcio no produce ningn grado de aceleracin logrado con elclorhidrato de calcio, este puede ser utilizado cuando alguna aceleracin es deseada y el clorhidrato decalcio no est disponible.

Tabla 3.4 Efecto del cloruro de Sodio sobre el Tiempo de Bombeabilidad del

Cemento API clase A


Cloruro De Sodio Pruebas API de Cimentacin de Caera paraSimular Profundidades del pozo ft

% 1000 2000 4000 6000

0.0 4:30 4:12 2:30 2:252.0 3:05 2:27 1:52 1:134.0 3:05 2:35 1:35 1:20

Tabla 3.5- Efectos del Cloruro de Sodio sobre la Resistencia a la Compresibilidad delCemento API clase A


Resistencia a la Compresibilidad (Psi) a Temperatura y tiempo indicado(Horas)

0 Psi 0 Psi 800 PsiCloruro de Sodio 80 oF 800oF 1600oFNaCl2 Horas Horas Horas

% 12 24 48 12 24 48 12 24 48

0 405 1930 3920 1065 2710 4820 1525 3680 52802 960 2260 3250 1590 3200 3900 2600 3420 43504 1145 2330 3500 1530 3150 3825 2575 3400 4125


6/36

CEMENTOS DE YESO (Tabla 3.6)

Cemento de yeso esta compuesto primordialmente de HEMIHYDRATE forma de sulfato decalcio (yeso de Paris). Este es utilizado como acelerador para cementos Prtland a las concentraciones a

100%, basados en cemento. Espesando tiempos tan cortos como 5 minutos, pueden obtenerse con ciertamezcla de cemento Prtland- yeso.

Tabla 3.6- Propiedades del Yeso y Yeso / Cemento Clase A

Yeso ------100 lb.

Agua 4.8 Gal. / SK.Peso 15.0 Lb. / Gal.Volumen 9.3 Gal.Tiempo de Ajuste 60oF a 80oF 50 a 60 Min.Resistencia 1 Hora antes de Ajuste 2500 Psi

50 / 50 Yeso / Cemento API clase G

Agua 5.0 Gal. / SK.Peso 15.3 Lb. / Gal.Tiempo de Ajuste 12 a 20 Min.

Tiempo de Bombeabilidad a 80o

F 0:23Resistencia a la Compre.(Psi) a 70oF2 Horas 6854 Horas 7258 Horas 73024 Horas 1080

SILICATO DE SODIO

El silicato de sodio es usado principalmente para acelerar lechadas de cemento que contienencarboximetil, hidroximetil, celulosa (CMHEC) retardador7.

CEMENTOS CON DISPERSANTES Y REDUCTORES DE AGUA

Las lechadas de cemento pueden ser aceleradas por densificacin. Esto es realizado por aumentode friccin, reduccin y bajado de cantidad de agua de mezclado.8


7/36

El densificante de lechada ms comn es el cemento API clase A, G y H con 0.75 a 1 % dedispersante mezclado a una densidad de 17.5 lb/gal, con un porcentaje de agua de 3.4 gal / Sk . Cuando lalechada es usada como tapon se adicionan de 15 a 20 lb. de arena por Sk de cemento mezclado con 18 LPGcon el mismo porcentaje de agua Se producir una alta y rpida resistencia. Es necesario el uso deretardadores cuando existen largos tiempos de bombeabilidad debido a la profundidad y la temperatura del

pozo. En general, la lechada puede alcanzar relativamente buena resistencia con 8 horas de diseo detemperatura esttica de fondo de pozo, cuando se diseo para un tiempo de bombeabilidad de 1.5 a 2 horas.

Los datos de la tabla 3.7 indican los tiempos de viscosidad alcanzables para densificacin decementos.

Tabla 3.7- Efectos de densificacin sobre Tiempo de Bombeabilidad deCemento API clase G

Agua Dispersante Lechada Lechada Tiempo de(Gal. / Sk.) ( %) (peso) (Volumen)Bombeabilidad *

Lb. / Gal. Ft3 / Sk. Horas / Min.

5.20 ---------- 15.6 1.18 2:153.76 1.0 17.0 0.99 1:403.38 1.0 17.5 0.93 1:15

* A 8000 ft hacer prueba de Caera.

AGUA DE MAR

El agua de mar es usada comnmente para el mezclado de lechadas de cemento en locacionesmarinas. Esta contiene arriba de 23000 ppm de cloruros. Los cuales actan como acelerador. El agua demar de reas abiertas o de ocanos es bastante uniforme. Sin embargo, estas pueden ser diluidas por aguasfrescas de ro, el agua de mar cerca de la costa no producir una deseada aceleracin.( La Tabla 3.8 da datosde agua de varios ambientes ).

El efecto que causa el agua de mar sobre el tiempo de Bombeabilidad y la resistencia a la

compresibilidad de la lecha de cementos de clase A y H comparada con el agua dulce es mostrada en latabla 3.9, donde la temperatura esttica de fondo de pozo excede los 160 F, la lechada de cemento mezcladacon agua de mar debera ser debidamente retardada.


8/36

3.3 ADITIVOS DE PESO LIVIANOLas mezclas de cemento puro,cuando son preparadas por recomendaciones API de cementos

clase A,B,G,o H usando la suma recomendada de agua tendremos una mezcla con un exceso depeso de 15 LPG.

Muchas formaciones pueden no soportar la long.de las columnas de cemento de estadensidad.Consecuentemente los aditivos son usados para reducir el peso de estas mezclas.Losaditivos del mismo modo hacen las mezclas mas baratas incrementando el rendimiento y algunasveces disminuyendo la perdida de filtrado.El peso de las mezclas de cemento pueden reduciragregando agua,slidos de baja gravedad especfica o aadiendo ambos.Los materiales comunmente usados en cementos con aditivos livianos son mostrados en la tabla3.10 en orden de su efectividad general.

BENTONITA-BENTONITA-MONTMORILLONITA-SODICA

Es una arcilla coloidal extraida en Wyoming y el sur de Dakota (fig 3.2).sta d viscosidad y propiedades tixotrpicas al agua pura hidratndola 10 veces mas de su

volumen original.La bentonita (o gel) es uno de los mas primitivos aditivos usados en los cementos de pozos

petroleros disminuyendo el peso de las mezclas e incrementando el volumen de estos.

TABLA 3.8 Analisis de Agua de Mar (qumico)

Constituyentes dados en mg/LConstituyentes

CloratosSulfatos

BicarbonatosCarbonatos

Sodio y PotasioMagnesio

CalcioTotal disolventes

slidosPh

Gravedad especficatemperatura

Golfode

Mexico19.002.50012712

10.6541.300400

33.9938.2

1.02675

EnsenadaAlaska

16.6002.000140

09.3191.080360

29.4998.0

1.02371

Trinidad

19.9002.400

7827

11.1701.300408

35.2838.3

1.02770

GolfoPersico(Kharg is)

23.0003.10017124

13.0441.500520

41.3598.2

1.03174

Golfo desuez

22.3003.10013411

12.4991.570464

40.0788.2

1.0375

Islasable

18.9002.260140

10.6901.199370

33.5597.3

1.022


9/36

Las especificaciones API para el uso de bentonita en los cementos estan en la tabla 3.11La bentonita puede ser aadida a cualquier clase de cemento API en concentraciones de 1 a 16 % enpeso de cemento (fig 3.3).

Cuando seca la mezcla con cemento (en cantidades de 8 a 12%) requiere aproximadamente1.3 gal de agua por cada 2% de bentonita.El efecto de 1% de bentonita prehidratada es como el3.5% en peso de mezcla seca.Con 8 a 12% gel-cemento.

Los dispersantes son usados con frecuencia para reducir la viscosidad y para obtenerflexibilidad en cantidades de agua que deben ser usadas.

Los efectos de la bentonita sobre la composicion y propiedades de la mezcla de cementoclase H son mostradas en la tabla 3.12.

La bentonita-gel es usada en la formulacion de diferentes tipos de cemento como los siguientes:1.- Mezclas gel cemento2.- Premezclado de bentonita prehidratada3.- Cemento modificado

Altos %de bentonita en cementos reduce las fuezas compresivas tiempo de espaciamiento deambos cementos regular y retardado.La bentonita y el agua son tambien de baja resistencia quimicacontra formaciones acuosas.

Desde las especificaciones API para las diferentes clases de cemento y bentonita establecia solorequerimientos minimos de propiedades diferentes.Los cementos bentonita pueden variar de acuerdo a las propiedades de cada grupo o clase decemento.

Por ejemplo la fuerza compresiva del cemento bentonita preparado desde un cemento queslo encuentra la mnima fuerza de especificacin (1800 psi en 24 hrs.a 100F) Puede ser mas bajoque un cemento preparado a una presion de 3500psi bajo las mismas condiciones.


10/36

BENTONITA PREHIDRATADADonde la capacidad del equipo no es disponible para mezclas secas, puede ser necesario

aadir la bentonita al agua(esto es prehidratarla) ver fig3.3B

Table3.9 Comparacin de efectos de tiempo de espesamiento y fuerzas compresivasde H2O de mar y H2O libre en mezclasde cemento API clase A y H

Radio de H2O:5.0 gal/scTiempo de curado: 24 hrs

Tiempo de espesamiento Fuerzas compresivas (psi)(Hrs:min) a P y T de curado

pozos a profundidad (pie) de 0 psi 1.600psi 3.000psi6.000 8.000 50 F 110 F 140 F

Cemento API clase AAgua libre 2:25 1:59 435 3.230 4.025Agua de mar 1:33 1:17 520 4.105 4.670Cemento API clase HAgua libre 2:59 2:16 380 1.410 2.575Agua de mar 1:47 1:20 460 2.500 3.085


11/36

El gel puede ser prehidratado en 30 min. Aproximadamente a menos que sea mezclado conuna mezcla de alta resistencia (en cuyo caso puede aumentar al mximo la produccin en menos de5 minutos).Permitiendo que el gel prehidrate por 24 hrs. Antes de aadir el cemento debe aumentarla separacin del agua libre de la mezcla.

CEMENTO MODIFICADO

Estn compuestos del cemento Portland regular, de 8 a 25 % de bentonita y un dispersantede Lignosulfonato de Calcio. Vea la tabla 3.13.El Lignosulfonato de Calcio en una mezcla de cemento de alto gel funciona como un dispersante yretardador.En adiciones leves, bajo costo y el incremento de produccin, la mezcla de cemento modificadatiene una baja perdida de filtrado, proporcionndoles una cantidad de mezcla usando una altaproporcin de cortado y no mezclando a travs de un mezclador estndar.

El cemento modificado es usado primeramente para terminacin de pozos permanentes yterminacin de mltiples cables.

Los cementos API de clase D y E de cemento no son recomendados para la preparacin decementos modificado desde que tengan un dispersante Lignium, el cual es un retardador qumico.

CEMENTO SALADO DE ALTO GEL

Consisten en cemento Portland de12 a 16 % de bentonita, 3 a 7 % de sal inorgnica(clorhidrato de sodio preferentemente) y 0.1 y 1.5 % de agente dispersante.(Lignosulfato de Calcio).La sal acta como acelerador y dispersante al mismo tiempo, y el Lignosulato de Calcio para laretardacin y dispersin. Disolviendo la sal en la mezcla de agua hace que esta sea mas efectiva.

La composicin y propiedades de los cementos con sal de alto gel comnmente usados son

mostrados en la tabla 3.14

El porque de las disperciones de la sal y el retardador, las mezclas de cemento salado de altogel son muy bombeables incluso aunque el radio de agua recomendado es usualmente asociado concada cantidad mensionada de bentonita (12 a 16 %)

TIERRA DE INFUSORIOS

Especialmente el nivel de tierra de infusorios porque sta requiere de un alto % de agua,puede ser usado para hacer cementos de bajo peso.

ste puede dar a conocer a cerca de las mismas propiedades de mezclas de cementos as

como la bentonita pero es mucho mas caro. Sus utilidades no son exactas, cuando usa un alto % noincrementa la viscosidad de las mezclas haciendo expandir la arcilla como la bentonita.

En tabla 3.15 las propiedades de las mezclas de cemento obtenidas con tierras de infusorios.Las propiedades de las mezclas de cemento obtenidas con tierras de infusorios.


12/36

GILSONITA

En una mezcla de cemento la Gilsonita acta como aditivo de bajo peso y como un agente

nico de baja circulacin (ver la seccin 4.9 para una discusin mas amplia sobre la prdida decirculacin y la fig.3.3C.

La Gilsonite es un asphalto que se halla naturalmente,el cual es inerte en de pulgada.

Tiene un volumen seco de densidad de50lbm/pie3 un requerimiento de agua de cerca de 2 gal/pie 3 y

una gravedad espesfica de 1.07.Porque la baja gravedad espesfica,la Gilsonite es especialmente

para reducir la densidad.

El cemento gilsonite desde entonces ha tenido una presin mas alta en cualquier poca que

otro tipo de cemento del mismo peso y mezcla que contiene otro peso liviano disponible o aditivogs

de control de prdida de circulacin.La Gilsonite no cambia significativamente el tiempo de

bombo de muchas clases de cemento API.

Datos en tabla 3.16 las composiciones y propiedades de mezclas de cemento Gilsonite

preparado con clases de cemento B, A o G.

FONOLITA EXPANDIDA

La folonita es un material volcnico que se min, aplast y expandi a travs de calor para

formar un producto celular de volumen y peso sumamente bajo. Se fabric originalmente para crear

cementos ligeros, ahora es usado en cementos pozos petroleros. Normalmente con una pequea

cantidad de bentonita de (2 a 6%) que ayuda a prevenir la segregacin de las partculas de Fonolita

desde la lechada de cemento.

Las partculas de Fonolita se expanden Abriendo y cerrando los poros y matrices. Bajo el

dimetro interno la abertura de los agujeros, se abren con el agua y algunos poros cerrados se

aplastan y llenan de agua.

La densidad del cemento depende de cuantos poros. Continua


13/36

TABLA 3.10 Resumen de aditivos de cemento de peso liviano

Tipo de material Cantidades empleadas UsualmenteBentonita 2 a 16 %Mezcla de cemento gelCemento Bentonita prehidratadaCemento Bentonita modificadoCemento con sal de alto gel

Tierra de infusorios 10,20,30 o 40 % Hidrocarburo natural

Gilsonite 1 a 50 Lbm/sc de cementoCarbon 5 a 50 lbm/sc de cemento

Expancin de Perlite 5 a 20 lbm/sc de cementoNitrgeno 0 a 70 % (dependiendo de P,T y

Densidad) Microesferas 1 a 104 Lbm/sc de cemento

OtrosPuzolnicos artificiales 74 Lbm/sc de cementoCemento puzolnico Bentontico variableSilicato de Sodio 1 a 7.5 lbm/sc de cemento

Requerimiento fsico y qumico para bentonita de acuerdo a especificaciones APIAnalisis de secado de tamiz 100 % de acuerdo a la norma Americana N0 40

Tamiz (420um)Analisis de tamiz mojado 2.5 % mximo de retencin en norma Americana

N0 200 Tamiz (74um)Capacidad de humedad 10 % mximo(como receptor)Lectura del viscosmetro Mnimo 22 a 600 rpmPunto de rendimientoLbf/100sq pie 3*Viscosidad plstica mximoPropiedades de filtracin 15.0 ml (100 % papel)Ph 9.5 mximoBasado en 22.5 g de Bentonita en 350 ml de Agua destilada.Equivalen a cerca de 80 Bbl/ton derendimiento de arcilla.


14/36

Bentonita Requerimiento de H2O Viscosidad de 0 a 20 Peso de la mezcla Vol. de m.

% ( gal/sc) min (Uc) Lbm/gal pie3/sc

0 5.2 4 a 12 15.6 1.18

2 6.5 10 a 20 14.7 1.36

4 7.8 11 a 21 14.1 1.556 9.1 13 a 24 13.5 1.73

8 10.4 12 a 19 13.1 1.92

Tiempo de espesamiento en (hrs:min)Simulacin de prueba cementando caera

Bentonita para pozos profundos API% 4.000 6.000 8.0000 4:20 3:15 2:252 3:55 2:55 2:054 3:40 2:45 2:006 4:00 2:40 1:558 4:05 2:30 1:58

12 3:45 2:18 1:50

Fuerzas Compresivas (psi)Bentonita Despus de 8 hrs a temperatura(F)

% 950 80 psi 1100 1.600 psi 1400 3.000 psi 1700 3.000 psi0 400 900 1.800 3.1002 300 600 1.200 1.6004 180 400 780 1.1008 90 160 300 45012 90 95 180 270

Despues de 24 hrs a temperaturas (F)

0 1300 2100 4450 51002 1250 1750 2600 32504 830 1200 1850 22308 400 600 900 115012 250 400 550 650

Unidades de consistencia ver seccin 4.3Desde P,T pruebas de tiempo de enduresimientog


15/36


16/36

TABLA 3.13 Propiedades y Requisitos de Retardacin de CementosModificados para Diferentes profundidades.Cemento API Clase A.% Bentonita : 12Peso de Lechada : 13.0 lb/galVolumen de Lechada : 2002 ft/sacoProporcin de Agua para Mezcla : 11.0 gal/saco

Temperatura de laFormacin

(F)Profundidad

(pie)

Lignosulfato deCalcio

(%)Abajo 140140 a 180180 a 220220 a 250

40004000 a 70007000 a 9500

9500 a 11500

0.50.60.7

0.7 a 0.8NOTA : Tiempo de endurecimiento ser de 2 a 3 horas

Tiempo WOC ser de 12 a 36 horas.

TABLA 3.14 Propiedades de Cementos de Alto gel Salada en Clases de Cementos API-16% Bentonita.

Sal : 3%Agua : 13.0 gal/sacoPeso : 12.7 lb/gal

Tiempo de Fraguado (horas : min.)

API Pruebas de Cemento en Tubera paraDiferentes Profundidades de Pozos Simulados (pie)

Dispersante**(%) 4000 6000 80000.00.10.20.40.6

2:.43:083:273:00+3:00+

2:002:202:052:543:13

1:121:231:162:052:27

Resistencia a la Compresin a 24 horas (psi)

Presin 0 (psi)Sal(%)

Dispersante*(%)

100F

120F

140F

35735733

0.00.00.00.20.20.20.40.6

620665605515385395335360

700705655595520435395440

700690650560450445385375

Lignosulfato de Calcio *


17/36

TABLA 3.15 Efectos de la Tierra* Diatomea en los Cementos API Clase A y H.Tiempo de Fraguado (horas : min)

Cementos Clase A a Cementos Clase H aProfundidades de Pozo (pie) Profundidades de Pozo

(pie)

TierraDiatomea

(%)

Agua(gal/saco)

PesoLechada(lb/gal)

VolumenLechada(pie/saco)

4000 6000 8000 4000 6000 8000

010203040

5.210.213.518.225.6

15.613.212.411.711.0

1.181.922.423.124.19

3:364:00+4:00+4:00+4:00+

2:413:00+3:00+3:00+3:00+

1:592:142:38

3:00+3:00+

3:504:00+4:00+4:00+4:00+

3:374:00+4:00+4:00+4:00+

4:00+4:00+4:00+4:00+4:00+

Resistencia a la Compresin Cementos API Clase A (psi)Despus del Fraguado de 24 horas a Despus del Fraguado de 72 horas a

Temperatura y Presin de Temperatura y Presin deTierra

Diatomea(%)

80 F 95 F800 psi

110 F1600 psi

140 F3000 psi

80 F 95 F800 psi

110 F1600 psi

140 F3000 psi

0102040

13601107015

156036019030

200552027050

2620750710260

289044024070

3565660345150

4275945645220

432511251000630

Fig. 3.3c Distribucin de la Gilsonita enel Cemento.

Muchos poros permanecen cerrados y cuanta agua queda inmovilizada en los porosabiertos. Debida a esta absorcin de agua, la lechada de cemento que contienen perlita sonmezclados con lo que puede aparecer una excesiva cantidad de agua para permitir que la lechada decemento se mantenga bombeable bajo condiciones de fondo de pozo.

Nitrgeno. El nitrgeno es usado antes que el cemento para ayudar a reducir la presinhidrosttica del fondo del pozo durante la operacin de cementacin por :

1. Introduccin de nitrgeno en la corriente del fluido de perforacin delante de la lechada.


18/36

2. Parando la circulacin e introduciendo un tapn de nitrgeno cuando el pozo esta lleno delodo.

3. Introduciendo el nitrgeno en el sistema de cementacin como una etapa separada paraespumear la lechada y hacerla esta ms liviana.20 24.

La lechada de cemento con espumas de nitrgeno proveen adecuada resistencia a la compresin

mientras ayudad a evitar la cada (el cemento fractura las formaciones dbiles como resultado delalto peso de la columna de cemento) y prdida de circulacin (cemento que fluye entre canalesfracturados o zonas permeables y que no vuelve a la superficie).

El cemento espumoso es creado cuando un gas es qumicamente y fsicamente estabilizadodentro de una lechada ordinaria de cemento. Las lechadas usadas para espumas deben tener un PHalto tolerante a las superficies de las espumas y estabilizador de espumas, y deben ser transportadasa travs de un equipo eficiente en generar espuma que imparta suficiente energa y accin demezclado con gas presurizado para preparar burbujas de gas uniformes y de la medida correcta. Lacantidad de espuma en una lechada de cemento es dependiente de la profundidad del pozo,temperatura y densidad deseada en el fondo del pozo (Fig. 3.4 y 3.5).

Fig. 3.5Requisitos de Nitrgeno paraPreparar Espuma en Cementos API ClaseC22.

El equipo de campo es el mismo que en cualquier trabajo de cementacin. El generador deespuma es insertado en la lnea de descarga de la lechada de cemento que esta conectada algenerador de espuma. La lechada de cemento es mezclada en forma normal, y los agentes

espumeantes y estabilizan tes son inyectados a la lechada segn sea recogida por las bombas delcamin cementador.Los cementos espumosos pueden ser usados como cementos primarios o como cementos de

reparacin para llenar zonas con prdidas de circulacin o para reparar caeras daadas donde lasalmuera ha corrodo tuberas no cementadas. Densidades tan bajas como 6.0 LPG son obteniblesusando nitrgeno como el agente espumante. Mientras los cementos espumosos con nitrgeno sonusados primeramente para control de densidad en el fondo de pozo, tambin provee buenascualidades aislantes, (Tabla 3.17 y Fig. 3.6).


19/36

Tabla 3.17Resistencia a la compresin de Cementos Espumosos Curados (Fraguados) a TemperaturaAmbiente (Atmosfrica).Superficie de la Lechada: Cemento Clase A + 2.0% CaCl2 + 5.2 gal/saco 15.5 lb/galTiempo de Curado 65 F 100 F 140 FDensidad del CementoEspumoso

Resistencia a laCompresin (psi)

(lbs/gal) 12 hrs 24 hrs 72 hrs 12 hrs 24 hrs 72 hrs 12 hrs 24 hrs 72 hrs1086

39016050

48025090

15401020400

850470140

1460650250

19001020400

980440230

1120460250

1530740360

Superficie de la Lechada: Cemento Clase C + 2.0% CaCl2 + 6.3 gal/saco 14.8 lb/gal

1086

480290150

890440270

1680920410

1110690320

1380790330

18801000720

1220530360

1250590380

1790720460

Superficie de la Lechada: Cemento Clase G + 2.0% CaCl2 + 5.0 gal/saco 15.8 lb/gal1086

20012040

47026080

1070500140

620260130

890420170

1100570220

600310150

900330160

1270550180

Superficie de la Lechada: Cemento Clase H + 2.0% CaCl2 + 4.3 gal/saco 16.4 lb/gal

1086

1007030

1809050

710250150

270160130

600370130

760540240

40020090

620300130

750350150

Fig. 3.6Propiedades Aislantes de Cementos Espumosos a VariasDensidades.

Micro esferas de alta resistencia. Micro esferas de alta resistencia y / o burbujas de vidriopueden ser aadidas al sistema de cementacin para producir lechada con densidades tan bajascomo 8.0 LPG. 25 27 Estas lechadas pueden desarrollar resistencias a la compresin adecuadas atemperaturas ms bajas que 60 F y tambin provee buenas propiedades aislantes (Fig. 3.7).


20/36

Fig. 3.7 Microesferas Usadas para Reducir la Densidad del Cemento.

Aplicaciones de las micro esferas son :

1. Pozos de alta temperatura que requieren composiciones de cementacin de densidad-mnima con propiedades aislantes efectivas.

2. Formaciones blandas tanto como en tierra como en el mar necesitamos densidades menoresa 11 LPG.

3. Formaciones de baja temperatura (28 a 80 F) que necesitan cementos de baja densidad.4. Lechadas para plataformas marinas.

Las mezclas de micro esferas consisten en esferas huecas de pequeo-dimetro inorgnicas,

esferas fundidas compuestas de silicio y xidos de aluminio. El bajo peso del aditivo es derivado dela encapsulacin de aire en las esferas, con alta resistencia a la compresin de la lechada de cementocon micro esferas en exceso de 6500 psi.Propiedades de lechada con micro esferas a diferentas concentraciones en API cemento Clase Hestn mostradas en las (Tablas 3.18 y 3.19).

TABLA 3.18 Propiedades de las Microesferas en Cementos API Clase H.

Microesferas(lb/saco)

Agua(gal/saco)

Densidad a2000 psi(lb/gal)

Rendimiento a2000 psi

(pie3/saco)

Conductividad Trmica ,K(Btu/hr-ft-F)

Humedo Seco015355382

104145

4.35.06.88.913.517.525.8

16.414.012.011.010.09.59.0

1.061.432.062.683.864.836.73

0.750.470.400.380.310.240.23

-0.190.160.130.130.120.08


21/36

TABLA 3.19 Densidad Efectiva de Microesferas en Lechadas de Cemento a Varias Presiones.

Presin(psi)

Densidad(g/ml)

VolumenAbsoluto(gal/lb)

Presin(psi)

Densidad(g/ml)

VolumenAbsoluto(gal/lb)

atm400

10002000400060008000

0.6030.660

0.6980.7430.8170.9050.987

0.19910.1818

0.17200.16150.14700.13260.1216

1000012000

15000175002000022500

-

1.0521.085

1.1531.2211.3111.335

-

0.11410.1106

0.10410.09830.09160.0899

-

3.4 Aditivos pesadosPara igualar altas presiones frecuentemente encontradas en pozos profundos, son requeridaslechadas de cemento de alta densidad. Para aumentar la densidad de una lechada de cemento. Unaditivo :

1. Debe tener una gravedad especifica en el rango de 4.5 a 5.0.2. Tener un registro bajo en agua.3. Tener muy poco efecto en tiempo de bombeabilidad del cemento.4. Exhibir un tamao uniforme en el rango de las partculas de batch a batch.5. Ser qumicamente inerte y compatible con otros aditivos.6. No interferir con el registro de pozo.Los materiales ms comunes a usar para cementos pesados estn mostradas en la (Tabla

3.20). De estos, las hematitas han sido las ms ampliamente usadas por que encajan mejor a losrequisitos fsicos y obtienen la ms alta gravedad especifica efectiva. Las propiedades fsicas deestos agentes y las cantidades requeridas para obtener un peso especfico estn dadas en la (Tabla3.21).

TABLA 3.20 Aditivos Pesados de Cementos.

MaterialCantidad Usada(% de cemento)

Hematita 4 a 104Limonita (oxido de Titanium-iron) 5 a 100Barita 10 a 108Arena 5 a 25Sal 5 a 16Cementos con Dispersantesy reductores de Agua 0.05 a 1.75

3.5 Retardadores de cemento.

En perforaciones actuales, temperaturas estticas al fondo del pozo de 170 a 500 F o msson encontradas a una profundidad entre los 6000 a 25000 pies. Para prevenir que elcemento frague muy rpidamente, retardadores deben ser aadidos a las lechadas, las cualespueden ser colocadas con seguridad a los 8000 pies. El aumento de temperatura acelera elfraguado ms que el aumento de profundidad (presin) lo hace. Retardadores deben sercompatibles con los varios aditivos usados en cemento como pozos o con el cementopropiamente.


22/36

Los retardadores que se consiguen en el comercio del cemento (Clases D y E por ejemplo)son compuestos como ligninas (sales de cido lignisulfonico), gomas, endurecedores, cidosorgnicos dbiles y derivados de celulosa. Algunos de estos retardadores no son totalmentecompatibles con retardadores aadidos por empresas de servicios, as que los cementos deben serprobados antes de ser usados. Ha sido este problema de compatibilidad que llevo al desarrollo decementos de clase API Clase G y H, los que no son permitidos contener un retardador segn es

fabricado. Estos cementos bsicos pueden ser usados hasta los 8000 pies segn sean recibidos yresponden bien a retardadores para usar a profundidades tan grandes como 30000 pies.

Aditivos con alto porcentaje de agua requieren retardadores adicionales para obtener un tiempodeseable de frague. Esto es por que :

1. Los materiales con gran rea de superficie, los cuales generalmente tienen altorequerimiento de agua, absorbern parte del retardador, dejando poco para retardar elcemento.

2. Agua adicional diluye el retardador y reduce su efectividad.Estos qumicos usados actualmente como retardadores estn listados en la (Tabla 3.22).

Retardadores de Lignito. Retardadores de lignito-lignosulfato de calcio y lignosulfato de

calcio sodico- son derivados de la madera. Ellos son generalmente usados con un rango de 0.1 a 1.0% de una bolsa de cemento de 94 lb. (Tabla 3.23). Los retardadores de lignito han sido usados conmucho suceso en retardadores de cemento de todos las clases API Clase D y E a profundidades de12000 a 14000 pies o donde las temperaturas estticas de fondo de pozo varan de 260 a 290 F.( Ver Tabla 3.24). Ellos tambin han sido usados para aumentar la bombeabilidad de las Clases D yE de API, en pozos de alta-temperatura (300F y mayor), pero que para este propsito no son tanefectivos como los lignosulfonatos modificados con cidos orgnicos.

Celulosa Carboximetil Hidroxietil (CMHEC). CMHEC esa un derivado soluble de lamadera y un altamente eficiente retardador. 28 Puede ser usado a concentraciones mas arriba de 0.70% sin la adicin extra de agua para controlar la viscosidad de la lechada. Luego debe aadirse de0.80 a 1.0 galones de agua por saco de cemento por cada porciento del retardador usado. El rango

de uso es generalmente de 0.1 a 15 % en peso en las concentraciones de cemento bsico, sinembargo las concentraciones mas altas pueden ser necesarias para la retardacin a temperaturasencima de los 300 F. CMHEC con todas las clases de cemento API ambos para la retardacin y enalgunos casos para controlar la prdida de fluidos.

TABLA 3.31 - DATOS SOBRE PESOS DE MATERIALESPARA CEMENTOS API CLASE D,E o H

Comparacin de la cantidad Requerida

Porcentaje por saco de Cemento

Peso de la lechada (Lb/Gal) Hematita Baritina Arena Ottawa Arsenato deHierro

16.2 - - - -17 12 22 28 1217.5 20 37 51 2118 28 55 79 3118.5 37 76 - 4119 47 108 - 52


23/36

Propiedades Fsicas

Gravedad Especfica 5.02 4.23 2.65 6.98Requerimiento de Agua(Porcentaje de Agua) 3 22 0 19Efecto Gravedad Especficacon el Agua 4.49 2.67 2.65 3.57

Volumen Absoluto deAditivos y agua (Gal/Lb) 0.0275 0.0548 0.0456 0.04

Saturacin de agua salada. Agua saturada con sal y mezclada con cemento secoproveyendo suficiente bombehabilidad al lugar cemento API case A, G, o H a profundidades de10,000 a 12,000 pies a temperaturas de 230 a 260 F (Ver Fig. 3.8)Para cementaciones por medio de secciones saladas la lechada generalmente saturamos de sal, peropara las lutitas y arenas bentoniticas que son sensibles al agua fresca, bajamos la sal y usamosconcentraciones adecuadas.

Tabla 3.22 RETARDADORES DE CEDMENTO USADOS COMNMENTEMaterial Porcentaje Usualmente Usado

Retardadores Lignin 0.1 a 1.0 %Lignosulfato de CalcioAcido Orgnico 0.1 a 2.5 %Hidroximetil CarboximetilCelulosa (CMHEC) 0.1 a 1.5 %Saturacin de Sal 14 a 16 Lb/Sc de CementoBorax 0.1 a 0.5 %

3.6 ADITIVOS PARA CONTROLAR PERDIDA DE CIRCULACIN

Perdida de Circulacin (algunas veces llamada perdida de retorno) esta definida comoel dao a inducir fracturas de cualquier conjunto de fluidos de perforacin o lechadas de cementousadas en la perforacin o en completaciones de pozos.

Esto nos mostrar confusiones con disminucin de volmenes resultado de la filtracin, ovolmenes requeridos para completar un nuevo pozo. Usualmente hay dos pasos para combatir laperdida de circulacin.

Lo primero es reducir la densidad de la lechada y lo segundo es aadir un materialopturante. Otra tcnica es aadir nitrgeno al sistema de lodo. Para mayores datos sobre materialespara control de perdida de circulacin, ver tabla 3.2

3.7 ADITIVOS DE CONTROL DE FILTRADO PARA CEMENTOS:

La perdida de filtrado (ver seccin 4.15) la lechada de cemento se baja con aditivos a (1)prevencin prematura de deshidratacin o perdida de agua hacia las zonas porosa, particularmenteen cementacin con liners, (2) proteccin de formaciones sensibles, y (3) mejorar la cementacin apresin. Una lechada de cemento neto API clase G o H hasta los 30 min. , la perdida de filtrado APIen exceso es de 1,000 cm3.

La funcin principal de los aditivos de control de filtrado es (1) formar pelculas o micelas,el cual controla el flujo de agua para la lechada de cemento y previene la rpida deshidratacin, y(2) mejora la distribucin del tamao de partculas, el cual determinamos como los lquidos estn


24/36

atrapados en la lechada. (ver Tabla 3.26 para una lista de aditivos de control de filtrados usadoscomnmente).Los dos materiales mas usados para el control de filtrado son los polmeros orgnicos (celulosa) yreductores de friccin.Los pesos moleculares componentes celulosa livianos producirn baja perdida de agua en todo tipode cementacin, composicin y concentracin de cementos para 0.5 a 1.5 % de agua.(Ver Tabla

3.27).El requerimiento de agua, como siempre, tendremos ajuste de produccin y diseo de viscosidad;i.e. en cemento API clase A requeriremos 5.6 en lugar de lo usual 5.2 gal. de agua por saco.Dispersantes, o reductores de friccin, son comnmente aadidos a las lechadas de cementos a laperdida de control de filtrado por dispersantes y paquetes de partculas de cemento y densificantesde lechada. Esto es especialmente efectivo cuando el radio de agua / cemento es reducido. El efectode la densificacin de la lechada de cemento tiene una muestra de perdida de filtrado en Tabla 3.28

3.8 DISPERSANTE DE CEMENTO O REDUCTORES DE FRICCIN

los agentes dispersantes son aadidos a la lechada de cemento para mejorar sus propiedadesde flujo. Dispersantes de lechada tiene baja viscosidad y podr bombear en turbulencia en bajas

presiones, habr minimizacin del vapor requerido y cambios de perdida de circulacin ydeshidratacin prematura. Baja deshidratacin de los puntos de produccin y la consistencia de gelde lechada (Tabla 3.29 lista de algunos dispersantes usados comnmente; Tabla 3.30 ilustres efectosde dispersantes sobre la porcin de baja crtica- la porcin baja requerida para ejecutar turbulenciade lechadas.)

los dispersantes comnmente aadidos a la lechada de cemento son:Polmeros, agentes de perdida de fluido en gel de cementos, y sal (cloruro de sodio). Estos sonusados a bajas temperaturas porque retardan el cemento ligeramente( ver Tabla 3.31)Lignosulfato de Calcio, mezcla de cidos orgnicos- retardadores subestaciales y estos usadosgeneralemente a altas temperaturas.

POLIMEROS (Dispersantes o adelgazantes)

Polmetros, manufacturados en formaciones polerizada, produccin inusual y propiedades tiles enel sistema de cemento. Ellos no hacen significables retardadores de lechada. Por ellos hacen marcarla reduccin aparente de la viscosidad (ver Fig. 3.9). Ellos estn bien en serie sobre un rango detemperatura de 60 a 300 F.

Sin embargo sus propiedades de la reduccin de viscosidad, polmetros no causa excesivaseparacin de agua fresca o arreglo de partculas de lechada de cemento para los menos usados encantidad excesiva.

Estos son incompatibles con la sal, lo cual puede causar una floculacin, y despus de 10 a20 min. de mezclar estos causaron un rapido incremento en la viscosidad.

SAL (Cloruro de calcio)Comnmente sal, en adicin a actuar en un agente pesado, un acelerador, un retardador, pueden

solo actuar como dispersante en muchas composiciones de cementacin. (Fig. 3.10). Esto esefectivo especialmente para reducir la viscosidad aparente de la lechada , bentonita contaminante,puzelaneos.


25/36

3.9 USOS DEL CEMENTO SALADO.

La sal es usada en lechada de cemento para afianzar el grupo de cementos con mayorfirmeza a las secciones saladas y lutitas, y hacer que el grupo de cementos se expanda. Losejemplos en la Fig.3.11 muestran que la lechada de agua dulce ha disuelto parte de la sal,previniendo la unin de la roca y el cemento y as expandir el pozo. Donde la lechada con sal

saturada ha sido usada, la afianza se ha lograda y el pozo o no se ha ensanchado. Esto ilustra que enuna cementacin a travs de secciones de sal, tendr mejores resultados que pueden ser logrados porcementaciones con una lechada con cargamento de sal.

Las lechadas de cemento contienen porciones de sal proteger secciones de lutitas deldesprendimiento y la pesadez durante la cementacin y prevenir la riostra anular y la perdida decirculacin que se pueden dar (Fig. 3.12.Una lutita que es sensible al filtrado del cemento puedeactualmente llegar a ser muy suave por su humectabilidad, fluyendo antes que el cemento ajustado,creando canales detrs de la cubierta de cemento desde una zona perforado a otra. Las lechadas decemento contienen 5 a 20% de sal que ha provedo en los campos eficiencia en la minimizacin deldesprendimiento y el acanalamiento de las lutitas. (Una anlisis de un tpico filtrado de las lechadassaladas esta dado en la tabla 3.32.

Cuando el agua salada es mezclada con cemento, este espmea, haciendo difcil controlar el

pozo y volumen de la lechada.Esto puede prevenirse adicionando agentes antiespumantes para mezclar con agua o por

mezcla seca sal con agua. La mezcla seca tambin elimina desechos en el manejo de sal en el sitiodel pozo.

El uso de la sal seca en cementacin con lechada produce similares efectos en laspropiedades de los cementos API en todas sus clases y en los de puzolana y los cementosbentonticos.

Aunque la sal generalmente es usada con cemento es de Cloruro de Sodio, cloruro depotasio es tambin usada (ver tabla 3.33), y en algunos casos quizs ms efectivo en menosconcentraciones. No tienen efectivos significativos en las lechadas de cemento excepto en altasconcentraciones, donde la viscosidad de la lechada cambia excesivamente.

TABLA 3.33-EFECTOS DE CLOHIDRATO DE POTASIO SOBRE LA RESISTENCIA DEL CEMENTO

Cemento : API Clase A

Porcin de agua:5.2 gal/sc

Resistencia a la compresibilidad(Psi)

Despues de transcurrir 8 despues de transcurrir 24

KCl horas a la horas a la temperatura

peso%de temperatura de de

agua 80F 100F 80F 100F

0 120 705 1.635 2.825 275 1.225 2.6 4.16

10 300 1.225 2.215 4.225

15 235* 885* 2,635* 3,885*

Saturado 50* 200* 1,355* 2,080*

*Lechada de excesiva viscosidad


26/36

TABLA 3.32-ANALISIS DE FILTRADO DE CEMENTO

Cemento :API Clase A

Porcin de agua: 5.2gal/sc

NaCl

Sal Equivalente

(peso % Gravedad OH Ca SO4 Cl- de Cl2

de agua) especfica pH (mg/L) (mg/L) (mg/L) (ppm)

0 1.008 12.6 1.013 860 4.95 20 0

5 1.048 12.1 853 1.685 7.000 31 5.214

10 1.080 12.0 728 2.06 9.600 59.750 10.319

18 1.121 11.8 614 1.675 8.400 105.500 18.610

Saturado 1.206 11.6 274 650 7.400 185.000 30.970

TABLA 3.34-ADITIVOS ESPECIALES PARA EL CEMENTO

Aditivo Cantidad recomendada

Descontaminantes de lodo 1.0%

Silica fluor 30 a 40%

Trazadores radiactivos Variable

Tintas 0.1 a 1.0%

Hidracina 6 gal/1,000bbl lodo

Fibras 0.125 a 0.5%

Yeso 4 a 10%

*Porciento por peso de cemento


27/36

TABLA 3.35-PERMEABILIDAD DEL CEMENTO HIDRATADO API CLASE H

Tiempo transcirrido:3 dias a 320F

Tiempo transcirrido:

28 dias a 320F

Resistencia Resistencia

Silice Bentonita Hematita a la compresibilidad Permeabilidad a la compresibilidad Permeabilidad

(%) (%) (%) (psi) (md) (psi) (md)

0 0 0 2.165 0.031 2.59 4.580

20 0 0 9,590. 0.001 5,450.


28/36

Slice Fluor.-Slice menudo o slice fluor es comnmente usado en composiciones decementacin para ayudar a prevenir la prdida de resistencia.Investigaciones han demostrado que a temperaturas que exceden los 230F todos los cementosfabricados pierden resistencia a la compresin; Y lo mas alto a altas temperaturas grandes son lasprdidas de resistencia. Esta prdida de resistencia, las cuales acompaada por un incremento en lapermeabilidad, son causadas por la formacin de un alfa _ hidrato formado de silicato de calcio en

el conjunto de cemento. Adicionando un material de agua alta parecido a la bentonita acelera laprdida de resistencia (Ver Tabla 3.35.

Slice fluor o fluor de slice puede ser adicionado a todas las clases de cemento API paraprevenir la prdida de resistencia que ocurre con el tiempo y altas temperaturas. La cantidad optimade slice para controlar la prdida de resistencia es de 30 a 40%.

Slice Fluor o fluor de slice (200mesh) tiene un requerimiento de agua por 40% (40 lbm, o4.8 Gal. De agua por 100lbm de slice fluor o fluor de slice. Donde los pesajes de las lechadas sonrequeridos (17 a 20 lbm/gal), el slice grueso tiene un rango particular de -50 a +150 mesh esfrecuentemente usado.

TABLA 3.37-TINTES O PIGMENTOS PARA CEMENTOS DE COLORES

% Agua/Cemento Color de la lechada

Material Usado Contacto de color de cementoTintes indicadores

Fluorescente 0.1 Verde

Fenoltaleina 0.1 Rojo violeta

Azl de metileno 0.1 Azl

Pigmentos

Blanco oxido 0.1 Tenue verde Gris con rayas negras

Amarrillo oxido 0.1 Tenue amarrillo Palido verde olivo

Rojo metal oxido 0.1 Tenue rojocaf brillante con

rayas naranjas

Trazados (balas) radiactivas.-Los trazadores (balas) radiactivas son adicionadas a laslechadas de cemento como marcadores que pueden ser detectados por aparatos de registros. Ellosson usados para determinar la ubicacin de los topes del cemento y la ubicacin y disposicin de lacementacin forzada.

Los istopos comnmente usados bajo el pozo tienen vida media en el rango de 8 a 84. (VerTabla 3.36) Segn la propia seleccin de trazadores, el tiempo requerido para recobrar dentro del

pozo para una investigacin pude ser programado.Los radio de los istopos son controlados y autorizados por la Comisin Americana

Reguladora Nuclear y varios agencias estatales, y no puede ser usados indiscriminadamente.

Tintes para cementos.- Pequeas cantidades de tintes indicadores pueden ser usados paraidentificar un cemento de una clasificacin API especfica o un aditivo mezclado en unacomposicin de cemento.


29/36

Cuando los tintes son usados pozo abajo, sin embargo, la dilucin y la contaminacin dellodo quizs reduzcan la intensidad y nublar los colores volvindolos ineficaces. Tabla 3.37 listadosalgunos materiales usados como indicadores.

Naturalmente existiendo minerales xidos y/o sintticos se presentan pigmentos de coloresque quizs son sustituidos por los tintes indicadores. Para ser efectivos deberan ser finamentemolidos para dar ms dispersin uniforme en el sistema.

La cantidad requerida depende del tipo de pigmento y el color deseado. Por ejemplo unadosis de pigmento y el color deseado, pero muchos colores quizs estn necesitados a producir unintenso contraste debido a la existencia si le hubiera pozo abajo.

Hidracina.- Hidracina es un aditivo usado para tratar la columna de lodo por encima delcemento para minimizar problemas de corrosin en el incremento proporcionado del pozo.

Una libra de hidracina (2.85 lbm de 35% de solucin) es requerida para remover 1 lbm deoxigeno disuelto.el Instituto de investigaciones de Califonia Corp. Recomienda 6 Gal. de 35% desolucin de Hidracina por 100 bbl. De lodo. Desde que Hidracina es un basurero de oxigeno estedebera ser manipulado con extremo cuidado. Antes de un trabajo de Hidracina sea realizado, unadaptador especial debera ser colocado en lado de succin de la bomba de desplazamiento paraayudar en la mezcla del Hidracina con el lodo de perforacin para ser bombeado delante del

cemento.En definitiva la cantidad del Hidracina en ser usado, el volumen terico calculado del lodo

en ser dejado detrs de la caera debera ser aumentado por 20 por ciento. Hidrazine es caro,entonces las cantidades deberan ser calculadas cuidadosamente. Sin embargo, un exceso del mismoen el lodo no es fsicamente perjudicial. En cuanto al trabajo, bombas, bombas y contenedoresdeberan ser minuciosamente limpiadas con un chorro con agua


30/36

Fig. 3.15 Efecto de los aditivos sobre la expansin linealDel cemento(pasado una temperatura ,80F;agua dulce)

Fibra en el cemento.- Materiales fibrosos sintticos, tal como Tuf Fibers * sonfrecuentemente adicionados a cementos de pozos de petrleo en concentraciones de 1/8 a lbm/saco para reducir los efectos demoledores o destrucciones parciales de la perforacin, presindel portamecha, u otras fuerzas del fondo del pozo. Los materiales fibrosos transmiten presioneslocalizadas con mejor uniformidad en todas partes del cemento y as perfeccionan la resistencia alimpacto y demolicin(ver Fig. 3.13.La fibra ms conveniente es el niln. Este tiene fibras de


31/36

longitud que varan arriba de 1 pulg. ,es elstico, y comunica alto corte, choque y fuerzasextensibles.

Las propiedades logradas con cemento con fibra de niln reforzado sobre una caera noapoyada estn ilustradas en las Fig. 3.13 y 3.14

Aditivos de yeso.- Sobre los 4 a 10% de yeso es adicionado a los cementos Prtland para

lograr. (1) ajustes instantneos para combatir prdidas de circulacin, (2) gelatinosidad opropiedades tixotrpicas, y (3) propiedades de expansin en el ajuste del cemento.

Adicionando de 30 a 50 % de yeso a cualquier cemento Prtland produciremos un ajusteinstantneo en 12 a 20 minutos incluso cuando la lechada este en movimiento. Esta ha sidoefizcamente para obturar zonas de prdida de circulacin en pozos no muy profundas donde laresistencia es necesaria para dar estabilidad a las paredes del pozo.

Para formaciones incosolidadas, altamente permeable, fracturadas, a formacionescavernosas, cavernosas, 5 a 10% de yeso adicionado una lechada de cemento Prtland causar enesta gelatinosidad rpidamente cuando este en un estado esttico. Esta propiedad tixotrpica ayudaa la lechada a pasar formaciones permeables. La lechada podr soportar su propio peso de columnasi la circulacin esta perdida y por lo tanto no se replegar en la zona de prdida de circulacin. Elyeso es usado principalmente en pozos de profundidad menores que 6000pies.

El yeso adicionado a cementos API clase A, G o H en concentraciones de 3 a 6% reaccionarcon el aluminato tricalcico y expandir el ajuste del cemento. (Ver Cementos Expandibles, Seccin2.7.Estas propiedades de expansin mejoran la adherencia del cemento entre la tubera y laformacin, efectuando un mejor sello contra el gas o la migracin de fluido del anular. La tpicaconducta de expansin es ilustrada en la Fig. 3.15.

LOS ADITIVOS THIXOTRPICOS:

Los aditivos Thixotropicos son los agregados coloidales, mezclado en la lechada decemento para crear el gel rpido como los juegos de mezcla aguada. Ellos se usan para combatir laperdida de circulacin, prevenir "Recursos de emergencia" en la columna anular, y para minimizar

la migracin del gas por el aumento de gel-fuerza rpida. El trmino "Thixotropico" se aplica paraconsolidar sistemas que logran alta fuerza de gel para abreviar los periodos de tiempo (Fig. 3.16) .63.64

Los aditivos de Thixotropicos son de los siguientes tipos:

1. Sistema orgnico-Los componentes que logran las calidades de Thixotropia por el enlacede un polmero contuvieron en un aditivo de fluido-prdida en la mezcla de cemento.

3. Sistema Inorgnico-la vinculacin dbil entre los componentes cristalinos finamentedividido los slidos de la mezcla de cemento. Mezclas tpicas usadas para esta aplicacinson, yeso 5 a 8% en la Clase del API cemento A o H.

Las mezclas para Prevenir la Filtracin de Gas. Los varios aditivos de cemento estndisponibles ayudar en la prevencin de migracin de gas durante la escena de lechada de cemento.Rescarch ha mostrado que la conducta de cemento entre el estado fluido y el estado fijo es el factorcontrolado que puede permitir la entrada de gas (Fig. 3.17). Durante esta fase de la transicincualquier reduccin de volumen (causado por la hidratacin de cemento y prdida de fluido a lasformaciones permeables) y las pruebas e incremento de presin de figura de gel son las causasprincipales de la prdida de la presin hidrosttica asociadas con una columna de cemento. Una vez


32/36

esto ocurre, el gas puede entrar en el anular si la presin hidrosttica se ha reducido al punto quehace perder el equilibrio, est perdido.

Gradacin de la densidad del Cemento. Eliminacin del agua-libre, control de prdida defluido, control del espesamiento de tiempo, y mantenimiento de la presin de contrapresin, todos

se han usado con el xito limitado (la filtracin de gas menor) para resolver los problemas defiltracin de gas. La mayora de los tres mtodos exitosos de minimizar o eliminar la filtracin degas ha estado a travs del uso de comprimible (conteniendo gas) y favorablemente los thixotropicosconsolidan las lechadas, y consolidando la prdida de fluido dentro del sistema.

Las lechadas de cemento comprimibles usan un aditivo que funciona aumentando lacompresibilidad de la lechada de cemento tal que esa prdida de volumen puede compensarseparcialmente por la expansin del gas arrastrado. Esto ayuda a que prevenga la reduccin de lapresin del poro en la lechada de cemento por debajo de la presin de gas de formacin durante elestado de la transicin.

Favorablemente las Lechadas thixotropicas son para lograr altas fuerzas de gel en un cortoperiodo de tiempo. Cuando se usa una lechada thixotropica favorable, hay desarrollo rpido de laresistencia del gel quedando este esttico que produce slo una prdida de volumen pequea y lagota de presin correspondiente. Por consiguiente, el gas no puede entrar y puede colar a travs delanular cemento-lleno. Por el uso del comprimible y favorablemente los thixotropicos consolidan lalechada, se ha observado una proporcin de xito muy buena resolviendo los problemas de filtradode gas.

El control de la filtracin era que una de las consideraciones que el carliest reconoci paraminimizar el filtrado de gas. Cualquier filtrado perdido de la lechada de cemento abajo el agujerocorrespondera a una disminucin de presin hidrosttica. Esta prdida del filtrado es uncontribuyente a la reduccin de volumen abajo el agujero, produciendo la reduccin de volumen de

cementacin y deshidratacin de la lechada de cemento contra una zona muy permeable. Estodeshidrat el puente formado antes del fin del tiempo de transicin de cemento, podra proporcionarun bloque de presin que prevendra la transmisin hidrosttica a presin-y abajo el agujero.

Con el resultado que ocurrir el flujo de gas. Aunque el flujo de gas puede ocurrir conlechadas que tienen el mismo fluido - prdida muy baja valora como resultado de los estrechos degas, la prdida fluida baja es necesaria cuando se usan otros mtodos de prevenir el flujo de gasanular. Se recomienda que cualquier lechada por una zona de flujo potencial deba tener un valor defluido - prdida de API que no baje menos de 100 cm3/30 min. (Secc. 7.8)

Espaciadores y Limpiadores. Los espaciadores y limpiadores realizan dos funcionesimportantes en el proceso que consolida primero 65-68:

1.-) La minimizacin de la contaminacin de cemento taladrando el fluido,2.-) El desplazamiento de taladrar el fluido de la porcin consolidada del anular para queuna vaina de cemento competente pueda formar una foca hidrulica eficaz.

Aunque las condiciones se usan a menudo intercambiablemente, los espaciadores ylimpiadores no son los mismos. Un ms espacial se usa para separar los fluidos incompatibles(taladrando fluido y cemento), pero es compatible con ambos fluidos. Un rubor se corre delante delcemento y uniendo para mejorar la eficacia del desplazamiento.


33/36

Espaciadores, puede ser aceite o agua basadas. Los espaciadores aceite-basado son mscompatibles con algunos taladrando los barros y no daan esquistos, agua-sensibles y arcillas; sinembargo, el cemento se une bien con agua para mojar las formaciones. La mayora de espaciadoresusado hoy en da son basados en agua.

Los limpiadores son los lquidos de baja viscosidad (base agua) mejoraba la eficacia del

desplazamiento. Pueden usarse agua fresca y "Agua de Mar y pueden ser tan eficaz como loslimpiadores del qumico si el uso de los permisos hidrostticos de volmenes grandes de agua.Porque las ofertas de agua no tienen ningn grado de mando de prdida fluido y puede estardaando a las formaciones sensibles, los limpiadores ms buenos son los de mezclas qumicas:

1. la proporcin crtica de sistema de flujo de bajo reactivo, previene el recurso deemergencia de cemento, las ayudas previenen la circulacin perdida y mejoran la foca hidrulica.

2. Dispersantes y sulfactantes con el descanso por la fuerza del gel crea el flujo turbulento.3. El barrido de lechada mixta adelgazante, estas lechadas se preparan en el agujero para la

lechada primaria.

Las consideraciones siguientes deben aplicarse al seleccionar un programa ms espacial:

1.-) la compatibilidad2.-) tiempo del contacto3.-) Cul es el resultado del uso de espaciadores y limpiadores base agua en la formacin?

Una regla generalmente aceptada ha determinando la cantidad de lavado qumico msespacial para usar la cantidad exigi obtener 500 a 100 pies de material en el anular.

Ordinariamente esto proporciona un tiempo del contacto de 4 a minutos, mientrasdependiendo del tamao de agujero y embalando y la proporcin bombeando. Si se usan doslimpiadores, la misma cantidad de cada uno producira dos veces el tiempo del contacto. Losvolmenes pueden reducirse entonces, si la experiencia en el rea especfica lo indica. Bsicamente,los propsitos de estos fluidos son separar los materiales incompatibles y ayudar el mando laspresiones circulantes manteniendo las viscosidades fluidas uniformes. Si se usa un demasiadopequeo volumen, la mayora de l est en la prdida de las interfaces fluidas antes de las hojas

fluidas la caera, saliendo y cantidad ineficaz del anular dnde se necesita.

3.1.1. Resumen

La Tabla 3.38 es un resumen de los aditivos consolidados ms comunes, sus usos ybeneficios. Y los cementos a que ellos pueden agregarse. Fig.3.18 muestra los efectos menores ymayores de aditivos en las propiedades fsicas de cemento mientras el Fig. 3.19 muestras que unaamplificacin de las mezclas del anuncio mayores us en el cemento.


34/36

TABLA 3.38 SUMARIO QUE CONSOLIDA BIEN LOS ADITIVOSTipo de aditivo Uso Composicin Qumica Beneficio Tipo de cemento

Aceleradores Reducen tiempo de WOCPoniendo la caera en superficiePoniendo los Tapones decemento

El cloruro del calcioEl cloruro de sodioEl yesoEl silicato de sodioDispersantesAgua de Mar

Acelerar el acentamientoLa alta fuerza de frage

Todo el API clasifica a losPuzolnicos en el sistemasDiacel

Retardadores Aumenta el tiempo de la

colocacinDisminuye la viscosidad de lalechada

Lignosulfonatos

Acidos orgnicosCMHECLignosulfonatosmodificados

Incrementa el tiempo de

bombeoLas propiedades de flujoson buenas

Las clases del API

D,E,G, y HPozzolanicosLos sistemas de Diacel

Los aditivosreduciendo peso

Que reducen peso combatiendoperdida de circulacin

Bentonita / atapulgitaGilsonitaLa tierra de DiatomaceousPerlitePuzolaneosMicro esferas (las esferas devidrio)El nitrgeno (el cemento dela marga)

El peso de la economa masligera y rellena es.La ms bajo densidad

Todas las clases del APIPozzolansLos sistemas de Diacel

Los aditivos del pesopesado crecientes

Combatiendo las presiones alta,incrementan las Lechadaspesadas

HematitaLimonitaBaritinaArena

Dispersantes

Densidad ms Alta el API de clasifica D, E, G,y H

Los aditivos paracontrolar lacirculacin

Conectando, incrementando,rellenandoCombatiendo la prdida decirculacin colocando lossistemas mas rpidamente

GilsonitaLas cscaras de la nuezEl papel del celofnEl cemento de yesoBentonita/diesel engrasanEl bolsas de NylonLos aditivos Thixotropicos

Conectando las fracturas alas columnas del fluidosms en caso de fracturacinen las zonas.Tratando La perdidacirculacin

Todas las clases del APIPozzolanasLos sistemas de Diacel

Control de filtracinde aditivos

Cementando a presin fraguandopor largas lineas.Cementando en el aguade las formaciones sensibles

Los PolmerosDispersantesCMHECLtex

Redujo la deshidratacinEl ms bajo volumen deEl cementoBien rellena


Dispersantes Reduciendo el caballo de fuerzaHidrulicoDensificando, consolidan lalechada por tapn.Las propiedades de flujo

mejorando los cidosOrgnicosLos polmerosEl cloruro de sodioLignosulfonatos

La Lechada ms DelgadaLa prdida fluidadisminuidaEl levantamiento bueno delLodoLa buena colocacin


Cementos especialeso aditivosLa sal

La harina de slice

El lodo Kil

Los diseadoresradiactivosTiempo Puzolanos

Tiempo de sliceEl cemento de yeso

Hidratacin

El cemento de ltex

Los aditivos deThixotropicos

El espacio de barro

Los espaciadores debarro

Cementacin PrimariaPara cementar a altastemperaturasNeutralizando barro-tratando losqumicosLos modelos de flujo localizandoy remontando las goterasConsolidando la cementacin aalta temperaturaConsolidando la cementacin aalta temperaturaTratando con las condicionesespecialesTratando con las condicionesespeciales

Tratando con las condicionesespeciales

Las zonas de la perdida decirculacin que cubre

Minimizando la contaminacin

Ayudando taladrando eldesplazamiento de barroLos fluidos incompatiblesseparando

El cloruro de sodio

Dixido d e siliceParaformadehyde

Se 46

Las reacciones del tiemposliceLas reacciones del tiemposliceEl sulfato del calciosemihidratadoEl yeso con la resina

Lquido o empolv ltex

Los aditivos orgnicosLos aditivos inorgnicos

VariablesVariables

La vinculacin buena parasalar, los esquistos, arenas,La fuerza estabilizadade baja permeabilidadLa vinculacin buenaLa fuerza mayor----

El peso ms ligeroLa economaEl peso ms ligeroSuperior a la fuerzaMs rpidamente es laescenaSuperior a la fuerzaMs rpidamente la escena

La vinculacin buenaLa filtracin de coontrolada

La escena de ayuno y/ogelatinosidadMenos otoo - atrs reducela perdida de circulacinLa distribucin de cementouniformeEl levantamiento de barrobuenoLa perdida de circulacinreducida

Todo el API clasifica


El API clasifica A,B,C,G, yHTodo el API clasifica

---

---

---

El API Clasifica A,B,G, y H


Todos que consolidan lossistemas---


35/36

Bentonita 200X Cloruro de Sodio 40X Filtrado fluido de CTO-100X

Cemento API clase H-500X Lignosulfonato Reductor-200X Cloruro de Potasio 40X

Dispersantes de CTO 200X Slice de alta pureza 200X Slice Grueso 100X

Hematina 200X Tierra de diatomeas 500X CMHEC 200X

Retardador Lig. 100X Esferas Vidriosas 100X Retardador a alta temp. 200X


36/36

Aceleradoresdeclorurodecalcio

Bentonita

Puzolnicos(FlyAsh)

HeavyweightHematita

Recarders

Reductores*Friccin(Dispersantes)

Filtracindenaditivos

Lacirculacindelosaditivos

Arena

Sal(10-20%)

Siliceenpolvo

AguadeMar

Requerimientos Incrementa X X X X X

de Agua Decrementa X

Densidad Incrementa X X X X

Decrementa X X X X X

Viscosidad Incrementa X X X X X

Decrementa X X X X X

Espesando tiempo Acelera X X

Retarda X X X X

Perdida de fluido de la lechada Incrementa

Decrementa X X X

Fuerza - Resistencia Incrementa X X X X X

Decrementa X X X X X X

Final de Resistencia Incrementa X X X

Decrementa X

Durabilidad Incrementa X X X

Decrementa X

Los tipos de Caerias Conductoras X X X X X

consolidar Caeria e superficie X X X X X X

aplicaciones del Caeria Intermedia X X X X X X

trabajo donde Caeria de produccin X X X X X X X X

principalmente Liners X X X X X

usaron Cementacin a Presion X X X

Acloplable X X

X = Mayor efecto

X = Menor efecto

A 230 F

Fig. 319 Efectos de agregado coloidal y propiedades de cemento

aditivos de cementacion.doc

Documents