La efectividad de cualquier trabajo de cementación depende de llevar a cabo una preparación meticulosa y precisa de los equipos, materiales y personal, así como del diseño y las pruebas del trabajo.

INTRODUCCIÓN

Los ensayos realizados en laboratorios para el cemento tienen la función de evaluar el desempeño y las características químicas de las lechadas, mediante la medición de ciertas propiedades bajo ciertas condiciones de fondo de pozo y el análisis cualitativo y cuantitativo de los componentes de las lechadas antes de ser mezclada.

La norma API RP 10B delinea las prácticas recomendadas para las pruebas de laboratorio que se llevan a cabo con las lechadas de cemento para pozos de petróleo, así como sus aditivos; estas pruebas se describen a continuación:

Determinación del contenido de agua en la lechada Determinación del tiempo de bombeabilidad. Determinación del filtrado. Pruebas de permeabilidad. Determinación de las propiedades reologicas.

En el cemento seco también se hacen mediciones de fineza y de pureza.

2. Ensayos básicos de los cementos petroleros

Estabilidad de las lechadas

Para controlar la estabilidad de las lechadas, se necesita hacer la prueba de agua libre y la prueba de sedimentación.

Determinación del agua libre: El Agua Libre es una medida de la tendencia del fluido a separarse de la lechada antes del fraguado.

Agua LibrePozos Inclinados

Puede coalescer para formar canales por donde pueda migrar el fluido (gas)

Pozos Verticales

Evita que la lechada de cemento sea homogénea, por lo que la cantidad de agua es menor a la evaluada.

Esto trae como consecuencia que las formulaciones de lechadas cambien sus propiedades con respecto a las iniciales.

Por esta razón se recomienda usar lechadas de cemento que no desarrollen agua libre.

El proceso de fraguado de la lechada es el resultado de que el cemento empiece a hidratarse con el agua de mezcla. Si se pierde agua de la lechada de cemento antes de que esta haya sido posicionada en el espacio anular, su tiempo de bombeabilidad decrecerá y las formaciones sensibles al agua pueden ser afectadas de manera adversa.

La cementación forzada requiere bajos valores de pérdida de agua, debido a que el cemento debe ser inyectado a presión antes que se genere un revoque y bloquee las perforaciones,

La cementación primaria no depende tan críticamente de la pérdida del agua.

La cantidad de fluido perdido de una lechada en particular debe ser determinada a través de una prueba de laboratorio.

Para determinar el agua libre, la muestra de lechada es puesta en consisto metro, el cual se encarga de homogenizar la muestra, esta muestra debe de ser sometida fuerzas giratorias de 12000 rpm a 35 segundos, luego se saca la lechada y se deja reposar dos horas a 80 grados ºF , en una probeta.

Pasado este tiempo, se extrae el agua libre con un micro pipeta y se empieza la cuantificación del agua libre

Prueba de sedimentación: Esta prueba, la cual ayuda a determinar si una lechada de cemento experimenta sedimentación, es usada en conjunción con la prueba de fluido libre para ayudar a determinar la estabilidad estática de una lechada de cemento bajo condiciones de fondo de pozo. Excesiva cantidad de fluido libre y puede indicar problemas en la estabilidad de la muestra de cemento

Resistencia a la Compresión

Esta prueba se refiere a la fuerza que puede soportar un cubo de cemento de cierta superficie antes de romperse. Cuando el cemento tiene valor de resistencia a la compresión de 500 psi, es considerado según la norma (API) adecuado para el trabajo de cementación.

Se distingue por ser un ensayo destructivoLos resultados pueden ser utilizados para:

Determinar el tiempo de fraguado antes del cañoneo Comparar extendedores, agentes densificantes, materiales de perdida de circulación u otros aditivos los cuales pueden afectar el desarrollo de la resistencia.

Determinar el grado de la resistencia a la retrogresión

Debido a que el ensayo de resistencia a la compresión son mejor analizados que la resistencia a la tensión, tenemos como regla que la TR es de 8 a 10 veces mayor que la resistencia a la compresión.

10 psi de TR = 100 psi de resistencia a la compresión

La resistencia a la compresión en un analizador ultrasónico “UCA” (Ultra Sonic Cement Analyzzer). Con este aparato se determina el desarrollo de la resistencia a la compresión de las lechadas en forma continua donde la muestra es sometida a alta presión y temperatura (simulando las condiciones del pozo).

Se vierte la lechada en estudio en una serie de moldes, cubos de 1 pulgada por lado y se los coloca en un baño de agua a la temperatura requerida por la prueba, estos pueden ser:

a) Un recipiente a presión atmosférica para muestras a temperatura hasta de 180º F.

b) Un recipiente presurizable para muestras a temperaturas hasta de 380º F y presiones hasta de 3000 psi.

►Los tiempos recomendados para sacar las muestras son: 8, 12. 18, 24, 36, 48, y 72 horas.

Una vez que se retiran los cubos del baño se les coloca, inmediatamente en una prensa hidráulica que incrementa la carga entre 1 000 y 4 000 psi por minuto. Cuando se rompe el cubo, se lee la máxima presión obtenida en la escala y esa será el valor de la resistencia a la compresión. Se deberá repetir la operación con varias muestras y luego se sacará el promedio.

Tiempo de bombeabilidad o de espesamiento

El tiempo de espesamiento es el tiempo que la lechada de cemento permanecerá bombeable bajo condiciones del pozo. También se define el tiempo requerido para que la lechada alcance 100 unidades Bearden de consistencia.

@ El aparato que se usa para determinar el tiempo de bombeabilidad es el consistómetro, que puede ser atmosférico o presurizable.

El recipiente con la lechada a probar gira a velocidad constante, (movido por un motor eléctrico) dentro de un baño de aceite, a través del cual, se le aplica la temperatura y la presión deseada. Dentro del recipiente aislado, hay una paleta conectada a un resorte; a medida que la lechada gira, trata de arrastrar la paleta en el sentido de la corriente. Una lechada más viscosa ejercerá una fuerza mayor en la paleta, la cual a su vez, trasmitirá mayor torque al resorte y éste se mide por medio de un potenciómetro, del que está dotado el aparato.