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TeorTeoría de Mezcla de Lechadas ía de Mezcla de Lechadas Equipo y ProcedimientosEquipo y Procedimientos

Programa de Entrenamiento Acelerado para Supervisores de Pozo en IPM

2 Mixing Theory

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Agenda

• Teoria de Mezcla: Energia de Mezcla y Efectos del Tiempo de Mezcla en la lechada

• Equipo: Descripcion del equipo de mezcla – evolucionde los sistemas slurry chief

• Calculos de Mezclado: Caudales de Agua y Volumende Agua en el tanque de mezcla

• Procedimientos de Mezclado: Operacion del Mark III

3 Mixing Theory

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Agenda

• Teoria de Mezcla: Energia de Mezcla y Efectos del Tiempo de Mezcla en la lechada

• Equipo: Descripcion del equipo de mezcla – evolucionde los sistemas slurry chief

• Calculos de Mezclado: Caudales de Agua y Volumende Agua en el tanque de mezcla

• Procedimientos de Mezclado: Operacion del Mark III • Simulador de Mezcla Mark III

4 Mixing Theory

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Problemas Durante la Mezcla de Cemento

• La mezcla de cemento involucra dos acciones:

– 1. Proporción exacta de sólidos de cemento con agua de mezcla (sólidos son entregados a un sistema de mezcla)– 2. Homogenización de la mezcla por dispersión y defloculación de

sólidos

5 Mixing Theory

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Proceso de Mezcla

• Un mínimo monto de energía debe ser aplicado durante un cierto período para

asegurar una completa defloculación

• Suficientemente largo período de mezcla para garantizar una correcta hidratación

del cemento

WETTING

DEFLOCCULATION

6 Mixing Theory

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Defloculación

• Para lograr completa dispersión, el tamaño del más pequeñogrumo debe igualar las dimensiones del grano de cemento

• Mezclar rápido y durante más tiempo mejora defloculación

• La energía de mezcla requerida depende de la densidad de la lechada

10080604020

0 1 2 3 4 5

CLASS G CEMENT 15.8 LB/GAL

MIXING ENERGY KJ/KG

% S

LUR

RY

ON

SIE

VE

Defloculacion de la Lechada

7 Mixing Theory

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Energía de Mezcla: Proceso Químico

• Cemento reacciona con agua para formar hidratos • Formación de Portlandite y Ettringite• Tasa de nucleación de Portlandite y Ettringite depende del

tiempo y velocidad rotacional • Tiempo de mezcla es el factor principal: más largo tiempo

de mezcla, más grande monto de hidratos formadosdurante la mezcla

8 Mixing Theory

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Energía de Mezcla- Laboratorio

Mediciones de Calidad LAB TEST

1 Unit API mixing energy

API Spec 10

• 600 mls de lechada • 4,000 rpm por 15 segundos• 12,000 rpm por 35 segundos

• Tiempo de Bombeabilidad

• Pérdida de filtrado

• Agua Libre

• Reología

• Densidad

• Esfuerzo compresivo

9 Mixing Theory

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Energía de Mezcla - CampoMEZCLA CONTINUA SME (API units)

CHOKES

• Caída de presión generada por el choke resulta en altas velocidades

(I.e. SME = 1 – 2)

• Chokes no son recomendados

– Pequeños volumenes (<50 bbl.) de cemento premezclado, recirculado por largos períodos de tiempo (>30 min.)

– Cuando la lechada va a ser bombeada a través de coiled tubing

COILED TUBING

SME = 1.0 – 7.0

MEZCLA POR BACHES

• Recirculación de la lechada con una bomba centrífuga no más de 5 min/10 bbls de lechada(25 mins for 50bbls)

Jet mixer+ TriplexJet mixer + 25 bbl RMX

6 bpm0.20.7

8 bpm0.10.4

2 bpm------

10 Mixing Theory

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Agenda

• Teoria de Mezcla: Energia de Mezcla y Efectos del Tiempo de Mezcla en la lechada

• Equipo: Descripcion del equipo de mezcla –evolucion de los sistemas Slurry Chief

• Calculos de Mezclado: Caudales de Agua y Volumende Agua en el tanque de mezcla

• Procedimientos de Mezclado: Operacion del Mark III • Simulador de Mezcla Mark III

11 Mixing Theory

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CPT-372 BASIC DIAGRAM

12 Mixing Theory

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Función de Jets

• Suministrar agua de mezcla

• Acelerar agua de mezcla

– Humedecer y dispersar granos de cemento

• Crear efecto “venturi”

– Se crea un vacío

– Atrae más cemento hacia el cono de mezcla

13 Mixing Theory

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Control de Densidad Tornado• Control de densidad

– Caudal de agua constante en el sistema de mezcla

– Entrega constante de cementodesde el silo presurizado

– Control de cemento

• Desventajas – Depende de la entrega

constante del material a granel

– No puede ser usado con silos atmosféricos

Dry CementMetering valve

Baffle plate

MixingWater

RecirculatedSlurry

14 Mixing Theory

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VIP MixerTM

• Características – Control de densidad + 0.1 ppg– Caudal de mezcla 2-9 BPM– Pequeña tina de mezcla – Alta energía de mezcla

• Beneficios– No necesita tanques de

mezcla – Flexibilidad en la mezcla – Cubre todos los sistemas de

cementación – Tiempo de respuesta más

corto – Lechadas mejor mezcladas – Facilidad de operación

15 Mixing Theory

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Mezcla por Baches

• Ventajas – Buen control de

densidad – Buena energía de mezcla

• Desventajas – Pequeños volumenes de

lechada

16 Mixing Theory

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“Slurry Chief”

• Ventajas sobre viejos sistemas jet

– Más preciso control de lechada

– Mayor energía añadida por la bomba RA56

– Da una segunda oportunidad para controlar densidad

– Puede detener el bombeo al pozo y dejar recirculación en movimiento

17 Mixing Theory

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“Slurry Chief”

• Sistema de mezcla de baja presión

• Línea de recirculación

• Cuchilla para controlar cantidad de cemento

18 Mixing Theory

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1. Mark I Slurry Chief

“Saint Ettienne” Style Mixer

19 Mixing Theory

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2. Slurry Chief Evolution - Mark II

20 Mixing Theory

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3. Slurry Chief Evolution - Mark III Mixing System

21 Mixing Theory

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• Cuello de ganso• Mark III cuchilla • Mark III copa de mezcla• Linea de recirculacion

• Jet de agua de mezcla

• Valvula de recirculacion

3. “Slurry Chief Mark III” Sistema de Mezcla

22 Mixing Theory

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Mark III, Cuello de GansoCuchilla

Cuello de Ganso

Jet de aguade mezcla

• Cuchilla paralela al cuello de gansopara reducir espacio

•Diametro de cuello de ganso incrementado para suavizar golpe de fluido contra la pared

23 Mixing Theory

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Mark III, JetLinea de recirculacion

Jet Anular (Jet de agua de mezcla)

24 Mixing Theory

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Mark III, FiltroHacia linea de llenadode tina

Hacia jet de mezcla• Filtro debe ser montado en el manifold de baja presion

•El filtro interno se limpia solo cuandose bombea a traves de la linea de llenado de la tina de mezcla

Ubicacion del filtro interior

25 Mixing Theory

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Rompedor de Vacio•Es una valvula check quepermite que aire entre en el sistema cuando la reciculacion esta corriendo y las valvulas de cemento estan cerradas

Consecuencia de no utilizar un rompedor de vacio apropiadamente

26 Mixing Theory

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Nuevo Concepto: CPF-376• Dos tinas de mezcla,

capacidad de 6 y 14 bbls

• Dos NRD’s: uno paramezclar y otro para bombear al pozo

• Sistema de mezcla Mark III

• CemCAT

• Altos caudales de bombeo

• PTO’s usados para bombascentrifugas

27 Mixing Theory

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Agenda

• Teoria de Mezcla: Energia de Mezcla y Efectos del Tiempo de Mezcla en la lechada

• Equipo: Descripcion del equipo de mezcla – evolucionde los sistemas slurry chief

• Calculos de Mezclado: Caudales de Agua y Volumen de Agua en el tanque de mezcla

• Procedimientos de Mezclado: Operacion del Mark III • Simulador de Mezcla Mark III

28 Mixing Theory

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Ubique las valvulas del manifold en la posicion apropiada durante elProceso de Cebado.

Calculos de Agua de Mezcla (1)

29 Mixing Theory

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Calculos de Agua de Mezcla (2)

15.8-ppg class G neat cement slurry class G.

Ubique las valvulas del manifold en la posicion apropiada durante elProceso de Cebado.

30 Mixing Theory

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Calculos de Agua de Mezcla (3)

12.6-ppg Extended slurry(14% D020)

Ubique las valvulas del manifold en la posicion apropiada durante elProceso de Cebado.