Unidad 1: El cemento y su reología

EL CEMENTO Y SU REOLOGÍA

La cementación sirve para poder dar la estabilidad a las paredes del pozo, y consiste en bombear una lechada de cemento en el espacio anular formado por las paredes del pozo y la cañería, o entre dos cañerías.

CEMENTO

LECHADA

El cemento es una mezcla compleja de caliza (u otros materiales con alto contenido de carbonato de calcio), sílice, fierro y arcilla, molidos y calci­nados, que al entrar en contacto con el agua forma un cuerpo sólido.

Se define lalechada de cemento, como la pasta muy fluida decementoy agua, y eventualmente adiciones, utilizada para la cementacion del pozo ya perforado.

Se Fabrican por:

Tipos de Cemento

Propiedades de la lechada

Tipos de lechada

Proceso Seco

Proceso humedo

Se preparan las materias primas y se pasan a un molino para homogeneizar el tamaño de las partículas y su cantidad.

Este proceso efectúa una mezcla de las materias primas con agua para man­tener en forma más homogénea la mezcla.

Lechada de baja densidad

Lechada de alta densidad

Mezcla de lechada de cemento, surfactante y estabilizador, al cual se le inyecta gas (nitrógeno) como material aligerante de la densidad

-Alta resistencia a la compresión

-Baja densidad.

-Baja permeabilidad y alta porosidad.

-Baja pérdida de filtrado.

-Baja conductividad térmica.

Caracteristicas

Caracteristicas

-Menor costo

-Se usa como cemento de llenado

-Debe tener una resistencia mínima de 500 psi a 100°F/24 hrs.

La densidad más alta mediante la reducción de agua es de 17 Ib/gal y se consigue adicionado un agente dispersante en concentraciones de 0,75 % al 1% del peso del cemento seco.

Lechada Espumosa

La propiedades de la lechada y del cemento fraguado so diseñan y evalúan en un laborato­rio, donde se simulan las distintas condiciones en las que van a emplearse.

Dependen de:

-Ubicación geográfica.

-Condiciones del fondo del pozo, Presión y temperatura.

-Tipo de cementación.

-Tipo de agua a utilizar.

-La relación de agua de las lechadas (gal/sc)

-Densidad de la lechada (lb/gal)

-Rendimiento de la lechada (ft3/sc)

Propiedades

Densidad

Rendimiento

Tiempo de espesamiento

Agua de mezcla

Resistencia a la compresion

Control de perdida de fluido

Perdida de filtrado

ADITIVOS

Aceleradores

Retardadores

Dispersantes

Extendedores

Agentes densificantes

Aditivos para controlar lapérdida de circulación

Aditivos especiales

Debe ser lo suficiente alta como para mantener el control del pozo.

Es el volumen de lechada obtenido al mezclar un saco de cemento con la cantidad deseada de agua y otros aditivos. Se suele expresar en m3/kg o feet cúbicos/saco.

Las pruebas del tiempo de espesamiento sirven para calcular el tiempo que una lechada está en estado líquido en las condiciones de presión y temperatura simuladas del pozo.

El agua de mezcla es la cantidad de agua, expresada en galones por saco de mezcla de cemento seco, antes de la adición de los aditivos líquidos. Normalmente se expresa en galones por saco y puede ser tanto agua dulce como agua salada.

La resistencia a la compresión del cemento fraguado indica la capacidad del cemento para no fallar en compresión.

Las pruebas de agua libre sirven para medir la tendencia del agua a separase de la lechada de cementación. Esta tendencia se mide en mL/250 mL.

Es el Filtrado o fase acuosa, que presenta una perdida en la formación

Los aceleradores generalmente trabajan para disminuir el tiempo de espesamiento y desarrollar resistencia compresiva en corto tiempo.

Existen 3 Tipos:

-Cloruro de Calcio

-Cloruro de Sodio

-Agua de mar

Son químicos que se usan para demorar el tiempo de fraguado del cemento con el fin de permitir que haya L tiempo para una adecuada colocación de la lechada.

Como ser:

-Cloruro de sodio

-Lignosulfonatos

-Derivados de la celulosa

Ayudan a mantener una distribución uniforme de los componentes en la lechada, lo que da por resultado mantener las propiedades de flujo.

Se usan para:

-Inducir flujo turbulento

-Reducir el contenido de agua

-Para control de perdida de fluidos

Se usan por las siguientes razones:

-Disminuir la densidad de la lechada.

-Aumentar el rendimiento de la lechada.

Se clasifican en:

-Base Agua

-Agregados de bajo peso.

-Sistemas ultra livianos

Productos químicos que se usan para aumentar la densidad de la lechada de cemento.

Ejemplos:

-Barita

-Ilmenita(Oxido de hierro y titanio)

-Hemanita(Oxido de hierrro)

Ayuda a combatir la pérdida de circulación. Lo puede hacer al:

-Prevenir que ocurran fracturas inducidas.

-Curar la perdida de circulación.

-Granulares.

-Escamas.

-Fibrosos.

Lo puede hacer al:

Los materiales pueden ser:

Agentes tixotrópicos

Antiespumantes o Desespumantes

Agentes de prevención de la retrogresión de Resistencia.

Bloqueadores de acanalamiento de gas.

Este término describe un sistema de consistencia gel que se convierte en fluido bajo condiciones de corte.

Estos son aditivos que remueven la espuma de la lechada de cemento,

Se usan productos de arena de sílice para prevenir ese problema

Esto se relaciona con la pérdida de presión hidrostática durante el proceso de deshidratación

Zapata de enchufe

Equipos para trabajos de cementación costa afuera

Equipos para trabajos de cementación en Tierra

EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

Cabezas de cementación en superficie

Equipo de material a granel

Unidad de bombeo de cemento

Panel de control FLECS

Sistema de mezclado por baches

Linea de tratamiento

Accesorios de la sarta de revestimiento

Zapata de la sarta de revestimiento

Collar flotador

Zapata flotadora

Válvula de bola

Tapones de limpieza y de desplazamiento

Tapones limpiadores

Centralizadores

Rascadores

Equipo en superficie

Zapata Guia

Transporte de cemento a granel: se utilizan para transportar el cemento seco hasta el pozo

Compresor de aire: suministra el aire para presurizar los silos y llevar a cabo la transferencia de cemento.

Mangueras de caucho de 4 pulgadas: sirven para transferir el material desde el silo hasta el equipo de mezclado de cemento.

Tanque de descarga: ayuda a controlar el flujo de cemento seco desde la planta de material a granel al sistema de mezclado.

La línea de tratamiento es un conjunto de tuberías, Tes, válvulas y uniones giratorias que se utiliza para llevar la lechada de cementación y otros fluidos bombeados desde la unidad de cementación al pozo

La mezcla por baches es un sistema simple para la mezcla de lechadas de cemento. Existen varios tipos de mezcladores por baches, con una capacidad que oscila entre 15 y 150 bbl.

-Para reducir la contaminación alrededor de la zapata,

-De 1-3 juntas arriba de la zapata.

-Separan fluidos,

-Limpiar la tubería de revestimiento,

-Indicación de colocación en la superficie.

Permiten que la tuberia de revestimiento este bien colocada para la cementación

Nivelan el diámetro del pozo para tener una cementación pareja

Es un cabezal de cemento convencional

Como ser:

-Cabezal de cementación de un sólo Tapón

-Cabezal de cementación de doble tapón

REOLOGÍA

La Reología es la ciencia del flujo y la deformación del material

Tipos de fluidos

Laminar

Turbulento

-Movimiento Suave, deslizante

-Velocidad en la pared =0

-Velocidad es maxima en el centro

-Vmax=2 V

El flujo turbulento es generalmente aceptado como la técnica más efectiva para una completa remoción del lodo

Clasificacion de los fluidos

Newtoniano

Plástico de Bingham

Ley de potencia