introducción a la formulación de la lechada de
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Introducción a la formulación de la lechada de cemento
Las lechadas de cemento utilizadas en los pozos petroleros contienen una serie de aditivos para modificar las propiedades básicas y adaptarlas a los
requerimientos de un pozo particular. En esta sección se presenta la clasificación y función de los aditivos utilizados en la lechada de cemento
Clasificación y función de los aditivos
En la actualidad, los pozos en la industria petrolera cubren un amplio rango de condiciones de profundidad y temperatura. Las lechadas de cemento deben permanecer bombeables y ser capaces de mantener sus propiedades, algunas veces bajo
condiciones muy severas. Solamente es posible ajustar la lechada de cemento a ese rango tan amplio de condiciones, usando aditivos que modifiquen el cemento disponible, a los requerimientos de un pozo en particular. Para obtener las
características óptimas de la lechada de acuerdo con las condiciones del hoyo, los aditivos se pueden clasificar en aceleradores, retardadores, extendedores, partículas extendedoras de bajo peso, densificantes, dispersantes, aditivos de
control de pérdida de fluido, aditivos de control de pérdida de circulación y aditivos especiales. En esta unidad se desarrollaran cada uno de estos aditivos.
El tiempo de espesamiento o tiempo de bombeabilidad de la lechada de cemento depende de la temperatura y la presión a la cual está sujeta. El tiempo en el cual estas lechadas
obtienen una cierta resistencia compresiva, también depende de estos parámetros. En pozos someros, a bajas temperaturas, el tiempo de fraguado de la lechada se debe acortar o
regular para que adquiera la resistencia a la compresión necesaria, en un tiempo práctico operacional.
Muchas sales inorgánicas son aceleradores del cemento, sin embargo los cloruros son los más conocidos. También, se ha reportado la acción acelerante para muchas otras sales, incluyendo carbonatos, silicatos, aluminatos, nitratos, nitritos y bases alcalinas, tales como: hidróxidos de
sodio, potasio y amonio.De todos ellos, el cloruro de calcio es el acelerador más eficiente y económico; por lo tanto el
más utilizado. Le siguen el cloruro de sodio, de potasio y el silicato de sodio.
La siguiente tabla muestra los aceleradores más utilizados, su fórmula química y sus concentraciones
AceleradorFórmula química
Concentración
Cloruro de calcioCaCl2
0.5 - 4.0
Cloruro de sodioNaCl
1.0 – 10.0
Cloruro de potasioKCl
1.0 – 3.0
Silicato de sodioNa2Si03
1.0 – 3.0
La siguiente tabla muestra los aceleradores más utilizados, su fórmula química y sus concentraciones
Acelerador Fórmula química Concentración
Cloruro de calcio CaCl2 0.5 - 4.0
Cloruro de sodio NaCl 1.0 – 10.0
Cloruro de potasio
KCl 1.0 – 3.0
Silicato de sodio Na2Si03 1.0 – 3.0
El mecanismo de aceleración en las lechadas de cemento, no está totalmente entendido. Se han realizado numerosos estudios para investigar el efecto del CaCl2 y otras sustancias químicas en la velocidad de hidratación, evolución del
calor, tiempo de fraguado y resistencia temprana a la compresión. La conclusión general, es que los aceleradores no se integran como un nuevo elemento durante el proceso de hidratación, simplemente afectan la velocidad de
hidratación. En otras palabras el CaCl2 acelera la formación de hidróxido de calcio (Ca(OH)2) y del gel C – S – H, en la pasta cementicia y esto se debe, presumiblemente, a los cristales de silicato tricálcico (C3S) y silicato dicálcico (C2S).
Efectos secundarios de los aceleradoresIntroducción
Además de acelerar el fraguado inicial, se han observado otros efectos cuando el cloruro de calcio está presente en un sistema de cemento. Algunos efectos no son beneficiosos; por lo que es
necesario considerar las condiciones del pozo. A continuación se detallan cada uno de esos efectos.
Calor de hidratación
La presencia de CaCl2, aumenta la tasa de generación de calor en las primeras horas después de mezclar la lechada. La temperatura puede aumentar de 27 a 33°C (50 A 60°F ) después de colocar la lechada y puede aumentar la expansión del revestidor. Debido a que el revestidor y el cemento no tienen el mismo coeficiente térmico de expansión se puede generar lo que se conoce con el nombre de “microanular térmico” y afectar el aislamiento zonal.
