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8/10/2019 PRESENTACIÓN_API_10_A_Y_10_B.pdf

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DISEÑOS DELECHADAS DECEMENTO SEGÚNAPI 10A Y API 10BJULIO DAVID GARCIA - JORGE ANDRES SIERRA | TUCKERSERVICES



Descripción de los conceptos atratar

Esta presentación tiene como finconocer los procedimientos en lascuales se deben realizar diseñosde lechada de cemento basadoslas normativas API 10A Y 10B, enlas que se establecen laspracticas recomendadas para

pruebas de cementos para pozo ylas especificaciones de loscementos y materiales a usar.

Tiempo de bombeabilidad – CeResistencia a la compresión. A 10Agua libre. Porcentaje que permitDeterminación de densidad.

Cono de mezcla.

API 10A



Descripción de los conceptos atratar

Esta presentación tiene como finconocer los procedimientos en lascuales se deben realizar diseñosde lechada de cemento basadoslas normativas API 10A Y 10B, enlas que se establecen laspracticas recomendadas para

pruebas de cementos para pozo ylas especificaciones de loscementos y materiales a usar.

Tiempo de bombeabilidad – CeResistencia a la compresión. A 10Reología. Viscosidad Plástica, YieLey de Bingham y Ley de Potenc

Perdida de filtrado.Determinación de densidad

API 10B



NORMA API 10AEspecificación para cementos ymateriales para cementación de

pozos



Tiempo de Bombeabilidad

La determinación del tiempo de bombeabilidad determina durantecuanto tiempo la lechada permanece en estado fluido, (y porconsiguiente bombeable) bajo una serie de condiciones dadas enel laboratorio. (Presión y temperatura). El aparato que se usa paradeterminar el tiempo de bombeabilidad es el consistómetro,que puede ser atmosférico o presurizable.

El consistometro es un dispositivo usado para medir el tiempo despaciamiento de una lechada de cemento bajo temperatura y presión.



Consistómetro atmosférico.



Cemento a utilizar

Cemento clase G. Cemento básico para emplearse desde lasuperficie hasta 2240 m. (8.000 pies), se pueden modificar conaceleradores o retardadores de fragüe, en un amplio rango decondiciones de presión y temperatura. Se fabrica en moderada yalta resistencia a los sulfatos.



Resistencia a la compresión.

Se distingue por ser un ensayo destructivo. Los resultados pueden serutilizados para :

Determinar el tiempo de fraguado antes del cañoneoComparar extendedores, agente densificantes, materiales deperdida de circulación u otros aditivos los cuales pueden afectar eldesarrollo de la resistencia.Determinar el grado de la resistencia a la retrogresión.



Resistencia a la compresión.

En cuanto los moldes y la maquina de prueba para las pruebas deresistencia a la compresión deben cumplir los requisitos de ASTM C109, excepto que los moldes pueden ser separables en mas de dospartes. Los moldes deben ser verificados en sus tolerancias y lamaquina de prueba debe ser calibrada dentro de maso menos 1% delrango de la carga a ser medida, por lo menos una vez cada dos años.



Base de los moldes cúbicos ycubiertas

Generalmente es usado, el vidrio y placas de laton o acero inoxidableteniendo en cuenta un espesor minimo de 6 mm (114 pulgadas). Latapa puede ser ranurada sobre la superficie que toca la parte superiordel cemento.

Baño de curado a presiónatmosférica

Es un recipiente para curar los especímenes a presión atmosférica ytemperaturas de 150 °F o menos, teniendo un agitador o un sistemade circulación



Baño curado presurizadoUn recipiente adecuado para curar los especímenes a temperaturasigual menores a 320 °F y a presiones que puedan ser controladas en3000 psi y 50 psi. El recipiente debe ser capaz de cumplir laespecificación para el numero de cedula apropiada.

Baño de enfriamientoLas dimensiones del baño de enfriamiento deben ser tales que elespécimen a ser enfriado de la temperatura de curado pueda sercompletamente sumergido en agua mantenida a 80 °F – 5°F



Criterios de aceptación de laresistencia a la compresión.

La resistencia a la compresión de todo los especímenes de pruebaaceptados, hechos de la misma muestra y probados en el mismoperiodo, deben ser registrados y promediados a los mas cercanos69 kPa (10 Psi). Por lo menos dos tercios de los especímenesindividuales originales y el promedio de todos los especímenesprobados deben cumplir o exceder la resistencia a la compresiónmínima especificada en la siguiente tabla.



Requisitos de especificacionespara la resistencia a la compresión



Determinación de agua libre

El agua libre es una medida de la tendencia del fluido a separarse de lalechada antes del fraguado. En pozos inclinados el agua libre puedecoalescer para formar canales continuos sobre la parte superior delpozo, lo cual crea una especie de canal por donde pueda migrar elfluido (gas).En pozos verticales el agua libre evita que la lechada de cemento seahomogénea, por lo que la cantidad de agua es menos a la evaluada ,

esto trae como consecuencia que las formaciones de la lechadascambien sus propiedades con respecto a las iniciales . Por esta razón serecomienda usar lechadas de cemento que no desarrollen agua libre.



Porcentaje permitido según Norma10A

Teniendo en cuanta la gravedad espe

de la lechada para un cemento clade 1.98 con un porcentaje de agua dePara una lechada de cemento clagravedad especifica de 1.90 co porcentaje de agua de 44 %.

EL PORCENTAJE PERMITIDO D(%FF) PARA CEMENTOS CLASE GEXCEDER DE 5.90%

Con el consistómetro de patmosférica o presurizado debeusados para mezclar y acondicionlechada de cemento para determinación del contenido de libre.

El porcentaje permitido por la norma setiene en cuenta basándose en el calculodel porcentaje de fluido libre con lasiguiente formula.

%FF Es el contenido de fluido libre de lalechada en porcentaje.

Vff Es el volumen de fluido libre enmililitros. ρ Es la gravedad especifica expresada

en gr/cc



Determinación de DensidadPara determinación de la densidad se utiliza un equipo llamado balanz

de lodos . En el laboratorio se pondrá especial cuidado en eliminar todo elaire contenido en la muestra de cemento. En esta prueba, la densidad dela lechada es medida luego de ser removido todo el aire presente en ellamediante una balanza presurizada. Dependiendo de los aditivos usadospara preparar la lechada, esta podría contener una gran cantidad de aireinterno cuando es mezclada. Si este aire no es removido, la balanza con laque se mide la densidad podría arrojar datos erróneos.



Dispositivos de mezclado

Deben de ser del tamaño de unlitro (o cuarto de galón), botonerainferior y aspa tipo mezclador.Uso de licuadoras de mezcladode uso común.El aspa y el recipiente demezclado deben ser hechos demateriales resistentes a lacorrosión.El ensamble de la licuadora debeser construido de tal manera queel aspa pueda quitarse para pesary cambiar.

El aspa de la licuadora debe serpesada antes de usar yreemplazarla con una nuevacuando el 10% de perdida demasa ha ocurrido.

Ejemplos de licuadoras típicas dmezclado de cemento.



Temperatura del agua y elcemento.

La temperatura del agua de la mezcla en el recipiente deber ser 73 ºF + - 2ºF y la del cemento debe ser 73 ºF dentro de los 60 segundos antes demezclar.

Agua de la mezcla.Agua destilada o des ionisada debe ser usada para la prueba. El agua de la

mezcla debe ser pesada directamente en un recipiente para mezclar. Nodebe ser agregada mas agua para compensar la evaporación, elhumedecido, etc.



Cantidad de mezclado.



Mezclado del cemento y agua

El recipiente para mezclar la cantidad requerida de agua de la mezcla,debe ser colocada en la base del mezclador, encender el motor ymantenerlo a 4000 r/min + - 200 r/min (66.7 r/s + - 3.3 r/s) mientras que muestra de cemento es agregada en un proporción uniforme en no mas de15 segundos . Después de que todo el cemento ha sido agregado el aguade la mezcla , la tapa debe ser colocada en el recipiente para mezclar y elmezclado debe continuar a 12000 r/min + - 500r/min(200 r/s + - 8.3 r/s) po35 s + - 1s.

La mezcla se realiza de la siguiente manera:• Por 15 segundos a 4000 rpm se mezclan los aditivos.• Y luego por 35 segundos a 12000 rpm toda la lechada



NORMA API 10BPRACTICAS RECOMENDADA

LABORATORIO PARA REALIZDE LECHADAS DE CEMENT



Reología.Para saber en que consiste el proceso de reología hay que tener encuenta las siguientes leyes.

Ley de Bingham.Ley de potencia.

La ley o modelo plástico de Bingham es utilizada ampliamente en laindustria de los fluidos de perforación para describir las características del

flujo de muchos tipos de lodos. Puede describirse matemáticamente de lasiguiente manera: Los fluidos que obedecen a este modelo se denominanfluidos plásticos de Bingham y exhiben un comportamiento lineal deesfuerzo cortante y velocidad de corte después de alcanzar un umbralinicial de esfuerzo cortante. La viscosidad plástica (PV) es la pendiente dela línea y el umbral de fluencia plástica (YP) es el esfuerzo de umbral.



Viscosidad Plástica.

Es la viscosidad que resulta de la fricción mecánica entre: SólidosSólidos y líquidos Líquido y líquidos Esta viscosidad depende de laconcentración, tamaño y forma de los sólidos presentes en el fluido,y se controla con equipos mecánicos de Control de Sólidos. Estecontrol es indispensable para mejorar el comportamiento reológicoy sobre todo para obtener altas tasas de penetración (ROP). Unabaja viscosidad plástica aunada a un alto punto cedente permiteuna limpieza efectiva del hoyo con alta tasa de penetración



Punto de cedencia.

Es una medida de la fuerza de atracción entre las partículas, bajocondiciones dinámicas o de flujo. Es la fuerza que ayuda amantener el fluido una vez que entra en movimiento. El puntocedente está relacionado con la capacidad de limpieza del fluidoen condiciones dinámicas, y generalmente sufre incremento por laacción de los contaminantes solubles como el carbonato, calcio, ypor los sólidos reactivos de formación.

La ley de potencia es un fluido cuya viscosidad disminuye a medidaque aumenta la velocidad de corte.



Por medio de la prueba de reología se describe el comportamientode la lechada en movimiento a través de la tubería y otros ductos.

Para describir las propiedades reologicas de las lechadas decemento se utilizan el modelo de plástico de Bingham o el modelde la ley de las Potencia.

El viscosímetro de Fann, es un aparato de tipo rotacional, movido pun motor sincronizado a dos velocidades diferentes que permit

obtener velocidades rotacionales de 600, 300, 200, 100, 6 y 3 RPM.



Un cilindro exterior o rotor, gira a una velocidad constante para cadaajuste de RPM, que es trasmitido a la lechada de cemento que lo

rodea y ésta, a su vez, produce un cierto torque en un cilindro interiora bob sobre el que actúa un resorte. La torsión que adquiere el resortepuede relacionársela con la viscosidad de la lechada y medirla deesta manera.

Las lecturas obtenidas se emplean para la determinación de laspropiedades reologicas (N’ y K’) que son de fundamentaimportancia para el cálculo de caudales críticos y determinacióndel régimen de desplazamiento. (Turbulento, Laminar o Tapón) delas cementaciones.N’= Índice de comportamientoK ’= Índice de consistencia.



Determinación de la perdida defiltrado.

Filtrado de baja presión: Se aplican 100 psi y se va leyendo lacantidad de líquido que cae en el cilindro graduado a los 1/4, ½, 1,2, y 5 minutos de iniciada la prueba, y luego a intervalos de 5minutos cada uno. Si la muestra se deshidrata totalmente antes demedia hora, se registra el tiempo que tardó en hacerlo. El filtrado sereporta en cc/30 minutos a 100 psi.Filtrado de alta presión: La presión aplicada ahora será de 1000 Psi

y las lecturas se efectuarán de la misma manera. Si la muestra sedeshidrata antes de los 3 minutos se extrapola para reportar cc/30minutos. Así durante el ensayo para la determinación del filtrado seasume que hay más lechada presente que lo que realmentetenemos en el recipiente que por otro lado es lo que sucede en elpozo.



El filtro prensa de alta presión, incorpora también un baño a unatemperatura controlable a fin de simular las condiciones reales; latemperatura a la cual se hizo la prueba, deberá estar registrada enel reporte. Es debido a ésta ventaja que el filtro de alta presión seutiliza más que el de baja, y los resultados obtenidos son expresadoscomo cc de filtrado cada 30 minutos a 1000 psi.



Gracias.

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