05 pruebas de laboratorio para los cementos

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CM 117/ CL021

ProgramaPrograma de de Entrenamiento Entrenamiento Acelerado para SupervisoresAcelerado para Supervisores de de PozoPozo

Pruebas Pruebas de de LaboratorioLaboratorio

para los Cementos para los Cementos

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CM 117/ CL022

FuncionesFunciones deldel laboratorio laboratorio •• EvaluaciónEvaluación del del Desempeño Desempeño de de laslas lechadas lechadas

nn FaseFase deldel DiseñoDiseño de lade la Lechada Lechada

²²LaLa mediciónmedición dede ciertas característicasciertas características de lade la lechada bajo lechada bajo ciertas condicionesciertas condiciones dede fondofondo dede pozopozo..

nn FaseFase dede Ejecución Ejecución

²²SeguirSeguir lala preparaciónpreparación del materialdel material mezclado mezclado

•• Características Químicas Características Químicas

nn Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo oo cualitativocualitativo dede los componenteslos componentes de lade lalechadalechada antes deantes de que éstaque ésta seasea mezcladamezclada..

²²CementoCemento

²²AditivosAditivos

²²FluidoFluido dede MezclaMezcla

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CM 117/ CL023

EvaluaciónEvaluación deldel DesempeñoDesempeño -- Lechadas Lechadas

•• Regido porRegido por elel comitécomité de la APIde la API sobresobre la “la “EstandarizaciónEstandarización dedeCementosCementos dede PozosPozos dede PetróleoPetróleo” (Com. 10)” (Com. 10)

•• LaLa publicación consistepublicación consiste de lode lo siguientesiguiente::

nn PruebasPruebas dede especificación para lechadasespecificación para lechadas dede cemento puro cemento puro

nn ProcedimientosProcedimientos dede examinación operacional para todas las examinación operacional para todas las lechdas lechdas

•• Procedimientos diseñados para simular las condicionesProcedimientos diseñados para simular las condiciones en elen elfondofondo de unde un pozo pozo

nn PresiónPresión

nn TemperaturaTemperatura

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CM 117/ CL024

EvaluaciónEvaluación de de EspaciadoresEspaciadores y y LavadoresLavadores

•• EvaluaciónEvaluación deldel efectoefecto dede limpieza limpieza

•• CompatibilidadCompatibilidad con elcon el Cemento Cemento

nn TiempoTiempo dede Espesamiento Espesamiento

nn PérdidaPérdida dede Fluido Fluido

nn Fuerza Compresiva Fuerza Compresiva

nn Reología Reología

•• Efectos sobreEfectos sobre elel lodo lodo

nn ReologíaReología etc.etc.

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CM 117/ CL025

Caracterización Química Caracterización Química

SeSe examinan cuatro tiposexaminan cuatro tipos dede muestrasmuestras::

•• PolvoPolvo dede Cemento Cemento

nn CC33A, CA, C33S, C2S, CS, C2S, C44AF yAF y Yeso Yeso

•• Cemento Seco Mezclado Cemento Seco Mezclado

nn ConsistenciaConsistencia

•• Cemento Fraguado Cemento Fraguado

•• AguaAgua de lade la mezclamezcla

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CM 117/ CL026

PreparaciónPreparación de lade la Muestra Muestra

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CM 117/ CL027

PreparaciónPreparación de lade la Muestra Muestra

•• Utilice muestras representativasUtilice muestras representativas..•• ObtenciónObtención de lade la muestra muestra

nn Antes del Antes del envío envío •• No seNo se debe utilizar ningún aditivo quedebe utilizar ningún aditivo que no seno se encuentreencuentre enen las las

muestrasmuestras de campode campo verdaderasverdaderas•• ProcedimientosProcedimientos dede muestramuestra yy manipulación manipulación

nn SPEC 10SPEC 10 SecciónSección 33

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CM 117/ CL028

DiseñoDiseño de lade la Lechada Lechada

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CM 117/ CL029

CaracterísticasCaracterísticas de lade la LechadaLechada

•• Agua LibreAgua Libre && SedimentaciónSedimentación de lade la Lechada Lechada

nn SeparaciónSeparación deldel aguaagua dede una lechada estática una lechada estática

nn SeSe mueve hacia arribamueve hacia arriba, se, se acumulaacumula enen bolsasbolsas o en lao en la cimacimade lade la columnacolumna dede cementocemento. .

nn ElEl resultado esresultado es unun aislamiento incompletoaislamiento incompleto de lade la zona zona

•• DensidadDensidad

nn EquilibrioEquilibrio dede las presiones debajolas presiones debajo de lade la superficie superficie

nn FuerzaFuerza final delfinal del cemento cemento

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CM 117/ CL0210

CaracterísticasCaracterísticas de lade la LechadaLechada -- cont.cont.

•• BombeabilidadBombeabilidad ((ConsistenciaConsistencia de lade la LechadaLechada))

nn PeríodoPeríodo dede tiempo durantetiempo durante elel cualcual lala lechada permanecelechada permanece en en unun estado líquido bombeableestado líquido bombeable ((TiempoTiempo deldel TrabajoTrabajo + 1.5 + 1.5 vecesveces o 2 o 2 HorasHoras) )

•• PérdidaPérdida dede Fluido Fluido

nn DeshidrataciónDeshidratación de lade la lechada durantelechada durante lala fasefase dede colocación colocación

•• Reología Reología

nn ModelajeModelaje deldel flujoflujo de lade la lechada lechada

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CM 117/ CL0211

CaracterísticasCaracterísticas deldel Cemento Fraguado Cemento Fraguado

•• AdherenciaAdherencia

nn CementoCemento -- Revestidor &Revestidor & CementoCemento -- Formación Formación

•• ResistenciaResistencia aa los Sulfatos los Sulfatos

nn ReacciónReacción aa los sulfatoslos sulfatos dede magnesiomagnesio yy sódiosódio;;²²pérdidapérdida de lade la fuerzafuerza dede compresión compresión ²²agrietamiento bajo estrés agrietamiento bajo estrés

•• RetrogresiónRetrogresión de lade la Fuerza Fuerza

nn Desestabilizacion Desestabilizacion del del Cemento por encima Cemento por encima de >230de >230o o F.F.

•• Permeabilidad Permeabilidad

nn Lechadas livianas Lechadas livianas

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CM 117/ CL0212

FlujogramaFlujograma de de PruebasPruebas

COMPATIBILIDAD CEMENTO-ESPAC-LODO TIEMPO DE FRAGUE

REPORTE DE LABORATORIO

RESISTENCIA A LA COMPRESION

REOLOGIADENSIDAD

AGUA LIBRE FILTRADO

SOLICITUD DEPRUEBAS

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CM 117/ CL0213

ProcedimientosProcedimientos && EquiposEquipos dedeLaboratorio Laboratorio

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CM 117/ CL0214

SolicitudSolicitud dede AnálisisAnálisis de de Laboratorio Laboratorio

•• SometidoSometido a laa la formulaciónformulación de lade la lechadalechada dede cemento requerida cemento requerida porpor elel laboratorio laboratorio

•• Designar los aditivos necesarios paraDesignar los aditivos necesarios para lala lechada lechada •• Solicitar parámetros específicosSolicitar parámetros específicos de de ejecucionejecucion: :

nn DensidadDensidadnn ReologíaReología ((Viscosidad PlásticaViscosidad Plástica && PuntoPunto dede RendimientoRendimiento))nn PérdidaPérdida dede Fluido Fluido nn TiempoTiempo dede Espesamiento Espesamiento nn Agua Libre Agua Libre

•• Suministrar toda Suministrar toda lala información sobre los parámetroinformación sobre los parámetro del del pozo pozo nn TipoTipo dede TrabajoTrabajo,, ProfundidadProfundidad,, tipo dea aguatipo dea agua dede mezclamezcla & &

BHT, etc. BHT, etc.

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CM 117/ CL0215

CálculoCálculo de lade la Muestra Muestra

•• ElEl volumenvolumen de lade la muestramuestra dede lechada eslechada es 600 ml600 ml•• TomarTomar enen consideraciónconsideración lala siguiente lechada compuestasiguiente lechada compuesta de:de:

nn CementoCemento dede ClaseClase G 44% deG 44% de agua agua

•• Calcular paraCalcular para 600 ml600 ml

Material peso(lbs)

Volumen absoluto(gal)

Volumen(gal)

Peso(gramos)

Volumen(ml)

Cemento Clase G 94 0.0382 3.59 42637.7 13589.6

Water 44% 41.36 0.1202 4.97 18760.6 18813.5

TOTAL 135.36 8.56 61398.3 32403.1

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CM 117/ CL0216

PreparaciónPreparación de lade la Lechada Lechada •• Se Se MezclaMezcla con con una equipo una equipo de alto de alto esfuerzo esfuerzo de de cortecorte ((WaringWaring

Blender)Blender)

nn DosDos velocidadesvelocidades dede rotación rotación

²²4000 RPM4000 RPM

²²12000 RPM12000 RPM

•• ElEl AguaAgua yy los Aditivos Líquidoslos Aditivos Líquidos sese mezclan primero mezclan primero

•• Añadir CementoAñadir Cemento // SólidosSólidos aa una velocidaduna velocidad de 4000 rpm (15de 4000 rpm (15segundossegundos) )

•• 12,000 RPM12,000 RPM porpor 3535 segundos segundos

•• ElEl procedimientoprocedimiento dede mezcladomezclado nono es conveniente es conveniente en en los los siguientessiguientes casoscasos: :

nn MicroesferasMicroesferas (D124)(D124)

nn NitrógenoNitrógeno ((LechadasLechadas de espuma)de espuma)

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CM 117/ CL0217

PruebasPruebas dede Lechada Lechada

•• MediciónMedición de lade la Densidad Densidad

nn MedidoMedido concon una Balanza Presurizada una Balanza Presurizada

nn Las Las unidadesunidades dede mediciónmedición sonson ppgppg, Kg/m, Kg/m33, SG, SG

•• PruebaPrueba dede Agua LibreAgua Libre (API spec. 10(API spec. 10 secciónsección 6)6)

nn LaLa lechada es colocadalechada es colocada enen una probetauna probeta dede vidrio vidrio

GraduadaGraduada de 250 ml de 250 ml

nn ElEl agua libreagua libre en ml, seen ml, se mide luegomide luego de 2de 2 horas horas

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CM 117/ CL0218

PruebasPruebas dede lechadalechada -- cont.cont.

•• SimulaSimula lala cantidadcantidad dede filtrado pérdido bajo presión frentefiltrado pérdido bajo presión frente aa una una formaciónformación permeablepermeable

•• ExistenExisten dosdos tipostipos dede prensaprensa dede filtrofiltro: :

nn DeDe baja presiónbaja presión (100(100 psipsi))

nn HPHT, deHPHT, de alta presiónalta presión, de, de alta temperaturaalta temperatura (1000(1000 psipsi))

•• El HPHTEl HPHT es usado para los Pruebases usado para los Pruebas dede lechadalechada ((simula las condicionessimula las condicionesde de fondo fondo dede pozopozo) )

•• LaLa formaciónformación permeablepermeable es simulada por una mallaes simulada por una malla de 325 meshde 325 mesh

nn Con Con Respaldo Respaldo de de una mallauna malla 60 mesh60 mesh

•• ParámetrosParámetros de lade la Prueba Prueba / / EntregaEntrega dede informesinformes

Prueba de Pérdida de Fluido

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CM 117/ CL0219

PérdidaPérdida del del Filtrado Filtrado

•• ParaPara las lechadas quelas lechadas que sese deshidratandeshidratan enen menosmenos de 30de 30minutosminutos, el valor de, el valor de PérdidaPérdida dede FluidoFluido sese obtiene obtiene mediantemediante::

nn RelaciónRelación

nn SimpleSimple cálculocálculo = F= F3030 = (F= (F77 x 2)x 2)

F 30 F 30 == Ft Ft 5.4775.477tt

××

F30F30 == Filtrato Filtrato a 30a 30 minutos minutos testesFt Ft == FiltratoFiltrato aa Tiempo Tiempo t t == TiempoTiempo enen minutos minutos

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CM 117/ CL0220

PruebasPruebas dede LechadaLechada -- cont.cont.

•• Calculada medianteCalculada mediante lala correlación entrecorrelación entre elel estrésestrés deldel cortecortey lay la tasatasa dede corte corte

•• ExaminadoExaminado con elcon el Viscosímetro RotacionalViscosímetro Rotacional (FANN 53)(FANN 53)

nn Velocidad rotacionalVelocidad rotacional ((TasaTasa dede cortecorte))

²²300 RPM300 RPM

²²200 RPM200 RPM

²²100 RPM100 RPM

²²60 RPM60 RPM

²²30 RPM30 RPM

•• LaLa velocidadvelocidad de 600 RPM node 600 RPM no es utilizadaes utilizada. .

Reología

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CM 117/ CL0221

Reología Reología

•• LasLas lecturaslecturas de 6 RPM y 3 RPM sonde 6 RPM y 3 RPM son omitidasomitidas. . •• LaLa lecturalectura de 3 RPM sede 3 RPM se utiliza para determinarutiliza para determinar lala fuerzafuerza

del geldel gel fluidofluido a: a: nn 1010 segundossegundos & 10& 10 minutos minutos

Copa de la Lechada

BOB (Estacionario)

Manga rotacional

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CM 117/ CL0222


DeterminarDeterminar elel tiempo durantetiempo durante elel cualcual lala lechadalechada sese mantienemantiene enen estado estado fluido fluido

•• ElEl consistómetro presurizado simulaconsistómetro presurizado simula: : nn LaLa temperaturatemperaturann LaLa presiónpresión

•• LaLa unidadunidad dede medición esmedición es lala unidadunidad dede consistencia Beardonconsistencia Beardon (BC)(BC)•• LímiteLímite superior desuperior de fluidofluido (API) 100 BC(API) 100 BC

Tiempo de Espesamiento

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CM 117/ CL0223

ProgramasProgramas API API

•• CambiosCambios dede PresiónPresión yy Temperatura Temperatura

•• Efecto sobreEfecto sobre elel TiempoTiempo dede Espesamiento Espesamiento

•• Evaluación RealistaEvaluación Realista deldel Laboratorio Laboratorio

•• Simulación por ComputadoraSimulación por Computadora ((CemCADECemCADE))

•• Instrumentación Nueva Instrumentación Nueva

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CM 117/ CL0224

Curva Curva deldel TiempoTiempo dede Espesamiento Espesamiento Ti

empo

Tiem

po(m

in)

(min

)TemperaturaTemperatura FF

BcBc1001005050

BcBc

Temp.Temp.

100100 200200 300300 400400 5005000014014013013012012011011010010090908080707060605050404030302020101000

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CM 117/ CL0225


•• FuerzaFuerza deldel cemento fraguado bajo condicionescemento fraguado bajo condiciones dede fondofondo

dede pozo pozo

•• EquipoEquipo: : nn BañoBaño de de CuradoCurado ((PresiónPresión ATM & 82ATM & 82ooC)C)nn CámaraCámara de de CuradoCurado (3000(3000 psipsi & 193& 193ooC)C)

•• Procedimiento Procedimiento

•• UnidadUnidad dede Medición Medición

•• Otros métodos Otros métodos

Fuerza Compresiva Fuerza Compresiva

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CM 117/ CL0226

ResistenciaResistencia a la a la CompresiónCompresión•• PobrePobre protecciónprotección contra contra laslas fuerzasfuerzas lateraleslaterales

Sistema Estable

Sistema Inestable

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CM 117/ CL0227

CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidosLAMLAM

KTCKTC

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CM 117/ CL0228

CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidos

•• API Spec. 10API Spec. 10 contiene los procedimientos para medircontiene los procedimientos para medir lalacompatibilidadcompatibilidad dede los fluidoslos fluidos..

•• LosLos effectoseffectos de unde un espaciadorespaciador oo Lavador QuímicoLavador Químico sonsoninvestigadosinvestigados..

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CM 117/ CL0229


La La compatibilidad está determinada porcompatibilidad está determinada por::

•• Comparando las lecturasComparando las lecturas deldel FannFann dede diferentes velocidadesdiferentes velocidades conconlecturaslecturas deldel FannFann dede una lechadauna lechada base debase de cementocemento..

•• Comparando las lecturasComparando las lecturas deldel FannFann dede diferentes velocidadesdiferentes velocidades conconlecturaslecturas deldel FannFann de unde un espaciadorespaciador base. base.

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CM 117/ CL0230


•• FluidosFluidos compatibles compatibles resultanresultan enen lecturaslecturas deldel Fann Fann similaressimilares

•• Diferencias incongruentes entre los resultadosDiferencias incongruentes entre los resultados de la de la prueba indicaran incompatibilidadprueba indicaran incompatibilidad

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CM 117/ CL0231

InformeInforme deldel AnálisisAnálisis dede Laboratorio Laboratorio

•• AlAl finalizarfinalizar lala formulaciónformulación y y pruebaspruebas de la de la LechadaLechada, se , se registranregistran loslos resultadosresultados en un en un informeinforme, , que incluyeque incluye::

•• ParteParte 11nn Información requerida Información requerida nn ResumenResumen dede los resultados los resultados nn ConclusionesConclusiones yy recomendaciones recomendaciones

•• ParteParte 22nn PruebasPruebas dede LaboratorioLaboratorio yy Resultados Resultados

•• ParteParte 33nn ApéndiceApéndice. De ser. De ser necesario necesario

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CM 117/ CL0232

ResumenResumen dede los Procedimientoslos Procedimientos de de lala Prueba Prueba

Categoria de la Prueba Equipo Referencia de l ProcedimientoToma de muestras Toma de muestras de flujo divergente ASTM C702, API SPEC 10 (3)

Preparación de la lechada Mezclador de hélice de 2 velocidades API SPEC 10 (5)

Tiempo de espesamiento Consistómetro atmosférico Consistómetro presurizado

API SPEC 10 (8)

Pérdida de Fluido Celda de pérdida de fluido API SPEC 10 (ap. F)

Fuerza Compresiva Baño de agua, cámara de curación Prensa hidráulica

API SPEC 10 (7)

Agua Libre Cilindro graduado de 250 ml api spec 10 (6) ap. M

Permeabilidad Permeámetro de agua API SPEC 10 (ap. G)

Reología Viscosímetro rotacional API SPEC 10 (ap. H)

Fuerza estática del gel Viscosímetro rotacional API RP 13B (sección 2)

Expansión Molde de barra, mangas cilíndricas ASTM C 151

Comp. del Espaciador/Cem./Lavado Viscosímetro rotacional, Celda de pérdida de fluido

Consistómetro, prensa hidráulica API SPEC 10 (ap. P)

Análisis de Particulas ( C. Portland) Permeámetro PBlaine , ASTM C 204

Análisis Químico de Mezclas Secas Espectrofotometría de la apsorpción UV ASTM C 114

Análisis Químico del Agua de Mezcla Método de químicos mojados API RP 45

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CM 117/ CL0233

EquiposEquipos de de PruebaPruebaWaring Blender - Mezclador de Lechadas

Nota:

El Waring Blender impartemucha más energía de mezcla de la que es usada realmente en el campo, con los equipos de mezcla actuales, por lo tanto las condiciones de mezcla en el campo no son realmente simuladas.

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CM 117/ CL0234

Balanza Presurizada - Densidad

Una en locación, otra en el Laboratorio

EquiposEquipos de de PruebaPrueba

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CM 117/ CL0235

Viscosímetro Rotacional - Reologia

Resorte de Torsion

Cilindro Interno

Rotor

Bob

Taza


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CM 117/ CL0236

Consistómetro - Tiempo de Frague

HPHT

Atmosferico


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CM 117/ CL0237

Filtro Prensa - Perdida de Filtrado

HPHT Baja Presión


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CM 117/ CL0238

Resistencia a la CompresiónEquiposEquipos de de PruebaPrueba

UCA – No DestructivoMétodo Destructivo

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