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CAPITULO III FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -44- CAPITULO III FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO 3.1.- Introducción Antes de que una lechada de cemento sea bombeada dentro del pozo, una variedad de pruebas de laboratorio son realizadas para asegurar un buen comportamiento de la lechada cuando sea bombeada y desplazada en el agujero del pozo. Los factores que afectan el diseño de una lechada de cemento son: 3.1.1.- Profundidad, presión y temperatura: La temperatura y la presión dependen directamente de la profundidad del pozo. Contando con el dato de la profundidad, densidad y el gradiente de temperatura se obtienen los datos de temperaturas, y presiones con las que se procede el diseño de la lechada de cemento. Ellos afectan en el tiempo de cuan largo la lechada permanecerá bombeable y cuan bien esté desarrollara los esfuerzos necesarios para soportar la tubería.

G.- CAPITULO III- Factores que influyen en el diseño de una lechada de cemento

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CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -44-

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL

DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO

3.1.- Introducción

Antes de que una lechada de cemento sea bombeada dentro del pozo,

una variedad de pruebas de laboratorio son realizadas para asegurar un

buen comportamiento de la lechada cuando sea bombeada y desplazada

en el agujero del pozo.

Los factores que afectan el diseño de una lechada de cemento son:

3.1.1.- Profundidad, presión y temperatura:

La temperatura y la presión dependen directamente de la

profundidad del pozo. Contando con el dato de la profundidad,

densidad y el gradiente de temperatura se obtienen los datos de

temperaturas, y presiones con las que se procede el diseño de la

lechada de cemento.

Ellos afectan en el tiempo de cuan largo la lechada permanecerá

bombeable y cuan bien esté desarrollara los esfuerzos necesarios

para soportar la tubería.

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -45-

La temperatura tiene más pronunciada influencia que la presión,

ocasiona que la lechada se deshidrate y fragüe, causa el desarrollo

de esfuerzos más rápidamente, al mismo tiempo genera un

acortamiento en el tiempo de bombeabilidad.

3.1.2.- Tiempo de bombeabilidad:

El tiempo de bombeabilidad es la magnitud de tiempo en el cual la

lechada permanecerá en un estado fluido. Simulando condiciones de

presión y temperatura de fondo de pozo, permite conocer el tiempo

con el que se cuenta para efectuar la operación de cementación. Es

importante no confundir el Tiempo Bombeable de una lechada con el

Tiempo de Fraguado de la misma.

El límite de la bombeabilidad ha sido establecido cuando la lechada

adquiere 100 Bc. o unidades de consistencia.

Si se desea un tiempo largo de bombeabilidad, entonces un

retardador tiene que ser seleccionado

Si se desea un tiempo corto de bombeabilidad, entonces un

acelerador debería ser utilizado.

Ensayos de Laboratorio se llevan a cabo utilizando una muestra de

lechada (cemento, agua y aditivos si es necesario) simulando las

condiciones de temperatura y presiones del pozo.

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -46-

Mientras se aplica presión y calor a la lechada colocada en el

Consistómetro HP-HT (Fig.21) (36), continuamente se lee y registra

en un grafico la consistencia de la misma.

Fig.21: Consistómetro HP-HT

3.1.3.- Densidad:

La densidad debe estar regida por el principio de que cada fluido

como mínimo es 1 LPG más pesado que el anterior, Ej. El espaciador es

1 LPG mas pesado que el lodo y el cemento es 1 LPG mas pesado que el

espaciador.

Considerando las condiciones del pozo (presión de poro y gradiente de

fractura) dictaminaran la selección de la lechada.

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -47-

El dato de densidad se lo puede conseguir en forma manual con una

balanza presurizada (Fig. 22) (37), que reduce las burbujas de aire

entrampadas en la mezcla a un mínimo espacio con aproximadamente

30 psi de presión, o con una balanza para lodos estándar (Fig.23) (38).

Fig. 22: Balanza presurizada Fig. 23: Balanza de lodo estándar

3.1.4.- Calidad del agua de mezcla

Los requisitos de calidad del agua de mezcla no tienen ninguna

relación obligada con el aspecto bacteriológico (como es el caso de las

aguas potables), sino que básicamente se refieren a sus efectos sobre

el comportamiento y cambios en las propiedades de la lechada.

La primera función del agua es humedecer los sólidos del cemento y

llevar estos al fondo del pozo. Idealmente el suministro de agua para

la mezcla del cemento debe ser razonablemente limpio y libre de

(37) y (38) Laboratorio de cementación de HALLIBURTON

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -48-

químicos solubles, sedimentos, materia orgánica, alcalinos y otros

contaminantes.

Los materiales inorgánicos (cloruros, sulfatos, hidróxidos, carbonatos

y bicarbonatos) aceleraran el tiempo de frague, dependiendo de la

concentración en que están presentes. Estos productos cuando están

mezclados con el agua en pequeñas concentraciones, tienen un efecto

dañino en los pozos poco profundos. Esta misma agua si se utiliza en

pozos profundos con alta temperatura, causara un frague prematuro

de la lechada de cemento, particularmente si el agua contiene ciertas

cantidades carbonatos y bicarbonatos.

3.1.5.- Resistencia a las salmueras de fondo de pozo

La susceptibilidad del cemento a la corrosión por las aguas de

formación ha sido objeto de muchos estudios, las salmueras de

formación que contienen sulfato de sodio, magnesio y cloruro de

magnesio son considerados agentes destructivos de fondo de pozo,

son generalmente los químicos más corrosivos para el cemento,

reacciona con la cal y el aluminato tricalcico en el cemento para

formar largos cristales de sulfanatos de calcio, estos cristales

requieren mas espacio de poro que el cemento fraguado puede

proporcionar, entonces ellos causan una expansión excesiva y una

deteriorización eventual de la columna de cemento.

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -49-

3.1.6.- Control de filtrado:

La perdida de fluido es la fuga de la fase liquida de la lechada, esta

medida en volumen por unidad de tiempo.

La perdida de filtrado a través de un medio permeable causara una

elevación en la viscosidad de la lechada y una rápida deposición de

revoque, restringiendo el flujo, adicional a esto puede existir

penetración del filtrado hacia la formación ocasionando daño al

yacimiento.

Los factores que influencian en la perdida de filtrado de la lechada

son el tiempo, presión, temperatura y permeabilidad.

El API ha especificado un ensayo para medir la filtración en 30 min.

con 1000 psi de presión y la temperatura de pozo (BHCT). El

procedimiento emplea un equipo denominado Stirring Fluid Loss

(Fig.24) (39) que simula las condiciones del pozo donde puede ocurrir

pérdida de fluido.

Una lechada con agua y cemento puede tener filtrado mayor a 1000

cc, por esta razón si la lechada va ser desplazada a zonas

potencialmente productivas y permeables se debe controlar su

filtrado con el agregado de aditivos reductores de pérdida por

filtrado.

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -50-

Fig.24: Stirring Fluid Loss

3.1.7. - Viscosidad

En cementaciones primarias, la lechada debe tener una buena

viscosidad o consistencia para lograr mayor eficiencia en el

desplazamiento de lodo y todavía permitir una buena adherencia

entre la formación y la cañería.

Las lecturas de viscosidad son tomadas con el viscosímetro FANN 35.

(Fig.25) (40).

(39) y (40) Laboratorio de cementación de HALLIBURTON

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -51-

a) Viscosidad Plástica (VP).

Es generalmente descrita como la resistencia al flujo causada

por la fricción mecánica, esta principalmente afectada por la

concentración de sólidos, tamaño y forma de las partículas

sólidas. Generalmente un aumento en la viscosidad plástica

significa un aumento en el porcentaje volumétrico de sólidos,

una reducción en el tamaño de partículas sólidas, un cambio en

la forma de las mismas.

Fig. 25: Viscosímetro FANN 35

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -52-

La formula para calcular la viscosidad plástica según el modelo

reológico de Bingham es la siguiente: (41)

)(*5.1100300

LLPV −=

b) Punto cedente (YP).

Es la resistencia al flujo causada por las fuerzas de atracción

entre partículas, esta fuerza de atracción es una consecuencia

de las cargas eléctricas sobre la superficie de las partículas

dispersas en la fase fluida. La magnitud de esa fuerza es

función del tipo de sólidos y las cargas eléctricas asociadas con

ellos.

La formula para calcular el punto cedente según el modelo

reológico de Bingham es la siguiente: (42)

VPLYP −= 300

(41) y (42) API Specification 10A, Edición 22, 1995, P. 78

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -53-

3.1.8.- Contenido de agua en las lechadas: (43)

Para reducir la posibilidad de que se formen canales de fluidos de

cemento, el diseño de la lechada debe minimizar la cantidad de agua

libre, esta cantidad de agua es dada en términos específicos,

definidos a continuación:

a) Agua máxima: es la cantidad de agua de mezcla para

cualquier composición de cemento dado, que dará un volumen

igual al volumen de lechada sin mas que 1.5% de agua libre. Es la

cantidad generalmente utilizada en la mayor parte de las

cementaciones, porque nos da el máximo rendimiento que es

requerido para cada saco de cemento.

b) Agua normal: es la cantidad de agua de mezcla que lograra

una consistencia de 11 Bc´s medidos en un consistómetro

atmosférico después de 20 minutos de agitación. El API usa

unidades de consistencia porque los valores obtenidos no son

valores de viscosidad reales. El agua normal es a veces llamada

agua óptima porque este provee una lechada buena y

bombeable.

c) Agua mínima: es la cantidad de agua de mezcla que nos dará

una consistencia de 30 Bc´s después de 20 minutos de agitación.

Este rendimiento se expresara en una lechada espesa que pude

ser usada, por ejemplo, para controlar la perdida de circulación.

(43) SMITH, Dwight y HALLIBURTON, LOC. CIT. P. 44

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -54-

3.1.9.- Tipo de fluido de perforación y aditivos del mismo:

Un problema característico a considerar en cementación de pozos es

el efecto de remoción del fluido de perforación durante el

desplazamiento, la contaminación y la dilución por el lodo pueden

dañar el sistema de cementación, debido a los químicos contenidos en

el lodo.

Alguna contaminación de este género ocurre durante muchos

trabajos, pero probablemente muchos de estos ocurren cuando el

cemento es puesto en el sistema de lodo que esta altamente tratado

con químicos.

Si el cemento esta blando cuando es reperforado es señal de que

existió contaminación con el lodo.

El mejor camino para combatir los efectos adversos de los aditivos

del lodo de perforación es usar espaciadores o lavadores, estos

ayudan a eliminar la contaminación por dentro de la cañería y limpian

el espacio anular entre la cañería y la formación.

A continuación se dará un ejemplo de los posibles problemas debido a

los aditivos del lodo. Tabla Nº 7

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -55-

TABLA Nº 7: EFECTOS DE LOS ADITIVOS DEL FLUIDO DE

PERFORACION SOBRE LA LECHADA: (44)

Aditivo Propósito Efecto sobre la lechada

Sulfato de bario (Baritina) incrementar el peso del lodo incrementa la densidad

BaSO4

Cáusticos Para Ajustar el PH Acelera el frague

NaOH, NA2CO3

Componentes del calcio Para acondicionar el agujero y Acelera el frague

CaOH, Ca(OH)2 , CaCl2 controlar el PH

Cloruro de calcio (CaCl2) Inhibidores de arcillas Acelera el frague

Cloruro de sodio (NaCl) Inhibidores de arcillas Acelera el frague

Hidrocarburos Para controlar la perdida de fluido Reduce la densidad

y para lubricar el pozo

Sellantes Para sellar perdidas hacia Retarda el frague

celulosa, gomas la formación

Adelgazantes Para dispersar los sólidos del Retarda el frague

lignosulfanotos, lignitos lodo

Emulsificantes para formar petróleo en agua

Lignosulfonatos, etileno, o agua el lodos base petróleo Retarda el frague

sulfonatos de hidrocarburos

Bactericidas Para proteger aditivos orgánicos Retarda el frague

contra la descomposición bacterial

Aditivos controladores para reducir la perdida de fluido Retarda el frague de filtrado

hacia la formación

(44) SMITH, Dwight y HALLIBURTON, LOC. CIT. P. 50

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -56-

3.1.10.- Esfuerzo a la compresión:

Esta prueba nos permite conocer máximo esfuerzo compresivo que

alcanza la lechada. Un valor general aceptado es 500 psi como mínimo

de resistencia a la compresión para sustentar a la cañería y continuar

con las operaciones. (45)

La decisión de cuanto esperar para que el cemento adquiera

suficiente resistencia a la compresión como para perforarlo es

función del tiempo de fraguado o WOC, este a su vez depende de:

� Las temperaturas de curado del cemento dentro del pozo.

� El tipo de cemento que se esta usando, su densidad y el tipo

de aditivo que contiene.

De acuerdo a las normas API los cubos de lechada (Fig.26) (46) deben

ser curados en un equipo denominado Autoclave (Fig.27) (47) a

temperatura estática del pozo, luego deben ser sometidos a una

fuerza (método destructivo) para así obtener su resistencia

compresiva.

Fig. 26: Cubos de lechada

(46) y (47) Laboratorio de cementación de HALLIBURTON

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -57-

3.1.11.- Migración de fluidos de formación:

La migración de fluidos de formación después de la cementación

primaria ocurre cuando los fluidos se mueven hacia la superficie o

dentro de otra zona a través de canales creados en el espacio anular

El flujo puede ser a través de canales, flujo micro anular o flujo a

través de cemento fraguado.

La invasión de fluido durante el fraguado del cemento se debe a que

la lechada de cemento atraviesa cuatro etapas principales al

progresar desde un estado enteramente líquido a solidó (tiempo de

transición) (Fig.28) (48). Cuando la resistencia estática del gel de la

lechada alcanza un punto conocido como esfuerzo cortante crítico de

Fig. 27: Autoclave

(48) HALLIBURTON PAPER, Annular Gas Migration

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -58-

la pared del pozo, el fluido de la formación puede entrar a la lechada

porque la presión transmitida por la lechada es igual a la presión de

poro de la formación (Fig.29) (49). El esfuerzo cortante crítico es

también el punto de comienzo para el periodo crítico de hidratación.

El final del periodo crítico de hidratación ocurre cuando la matriz del

cemento debe ser impermeable para prevenir la migración del gas o

fluido. Durante el periodo critico de hidratación, la lechada es muy

vulnerable a la migración de fluido. En consecuencia, un periodo

crítico de hidratación corto es una de las características clave que

una lechada de cemento debe poseer cuando existen peligros de

flujos de agua o gas.

Finalmente, el cemento endurecido o fraguado deberá poseer baja

permeabilidad para proveer un aislamiento por zonas efectivo y

duradero.

Fig. 28: Etapas principales del proceso de

fraguado de una lechada de cemento

(49) HALLIBURTON PAPER, Annular Gas Migration

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FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -59-

Perdida de presión hidrostática con el transcurso del tiempo (Fig.

29)

Fig.29: Perdida de presión hidrostática hasta llegar a ser iguales a la presión de formación

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -60-

3.1.11.1.- Secuencia para la formación de canales de gas:(50)

Paso 1:

La lechada es ubicada en

el espacio anular, se

comporta como un fluido

y transmite completa

presión hidrostática.

Paso 2:

Los esfuerzos estáticos de

gel comienzan a desarrollarse,

existe perdida de fluido hacia

la formación, la reducción de

volumen causa una perdida de

presión.

Zona

Permeable

Zona de gas

Perdida de

filtrado

(50) HALLIBURTON PAPER, Annular Gas Migration

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO -61-

Paso 3:

El sobre balance de presión

es perdida: la migración de

fluido continua en zonas de

baja presión, el gas entra al

pozo y la migración

comienza en el anular.

Paso 4:

La migración es una guía para

la formación de canales de

gas y estos se vuelven

permanentes después de que

la lechada fraguo.

Perdida

de fluido

Entrada

de gas

Canales de gas

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO - 62 -

3.1.11.2.- Relación entre Esfuerzo de gel, tiempo de transición y

la migración de gas: (51)

La migración del gas es generalmente atribuido a la perdida de

presión hidrostática, una lechada de cemento tiene que lograr

suficiente esfuerzo de gel en un temprano fragüe para resistir el

flujo de gas, un valor de esfuerzo de gel usado para contener fugas

de gas es usualmente alrededor de 500 lb/100 ft2. (Fig.31), es

llegando a este valor donde termina el tiempo de transición.

El desarrollo del esfuerzo de gel usualmente empieza después de que

el bombeo a cesado y continuamente incrementa hasta que el cemento

desarrolla el fragüe. Como el esfuerzo de gel es desarrollado, la

columna de cemento empieza prácticamente a soportarse así misma,

la presión hidrostática de la columna empieza a reducir hasta que

esta llega a auto soportarse.

Las propiedades que afectan la habilidad del cemento para mantener

la presión hidrostática son la perdida de filtrado, el agua libre, el

esfuerzo de los geles y la compresibilidad. Cualquier perdida de

filtrado de la lechada corresponderá a un decremento en la presión

hidrostática.

OBP

D

L

FPG

*67.1

= ph DDD −=

(51) SMITH, Dwight y HALLIBURTON, LOC. CIT. P. 9

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO - 63 -

Donde:

=FPG Factor Potencial de Flujo de gas para un esfuerzo de gel de

500lb/100ft2

=L Altura del cemento (ft)

=D Diámetro (in)

=hD Diámetro del agujero

=pD Diámetro de la Cañería

=OBP Presión Sobre balanceada Inicial (presión hidrostática inicial

cuando el cemento este en la zona de presión del gas).

Si el FPG es menor a 1, significa teóricamente que no existen

problemas de migración de gas, controlando el filtrado y usando

buenas técnicas de desplazamiento deberían prevenir cualquier

problema de migración de gas.

Si FPG esta en el rango de 1 a 5, los parámetros del trabajo de

cementación necesitan cambios para reducir el valor FPG, la densidad

del lodo, la densidad de la lechada, la altura de la columna de

cemento pueden ser las variables para bajar el FPG hasta un valor

aceptable. Cuando el FPG es >1, las alternativas a ser consideradas

son:

� Incrementar la resistencia a la compresión de la lechada

� Utilizar una lechada tixotrópica

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO - 64 -

Ambas alternativas claramente son preferidas cuando los cambios del

trabajo no pueden ser realizados para producir un FPF <1 ya que

desarrollaran 500lb/100ft2 de esfuerzo de gel durante el de tiempo

de transición requerido.

Los rangos del factor potencial de flujo son los siguientes (Fig.30)(52)

El flujo potencial de gas puede ser reducido por un incremento en la

presión de sobre balance, este sobre balance esta definido como la

diferencia entre la presión hidrostática en el punto potencial de flujo

y la presión de poro de la formación a esa profundidad.

Cuando existe un sobre balance, la presión diferencial mantiene el

gas en la formación mientras el cemento desarrolla esfuerzo de gel,

Fig.30: Rangos del factor potencial de flujo de gas

Condición de Flujo 1 Menor

Condición de flujo 2 Moderado

Condición de flujo 3 Severo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∞

(52) HALLIBURTON PAPER, Annular Gas Migration

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO - 65 -

cuanto mayor sea el diferencial, más tiempo tendrá el cemento para

pasar con seguridad a través de la fase de transición (Fig.31) (53).

3.1.12.- Propiedades mecánicas

3.1.12.1.- Elasticidad:

Es la propiedad de un material el cual es capaz de volver a su forma

original después de experimentar un esfuerzo de deformación, en las

lechadas WellLife, los materiales sólidos son asumidos para

comportarse elásticamente lineales antes que el daño al material

ocurra, el comportamiento de la elasticidad de los sólidos esta

definido por dos parámetros:

Presión Sobre balanceada

Presión de formación

Fig. 31: Flujo de gas durante el tiempo de Transición gelificado

Cemento fraguado

Cemento duro

(53) HALLIBURTON PAPER, Annular Gas Migration

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO - 66 -

� Modulo de Young

� Coeficiente de Poisson

a) Modulo de Young:

La relación entre la tensión o esfuerzo y la deformación de un

solidó sometido a dicho esfuerzo es denominada modulo de Young

o módulo de elasticidad del material. (Fig. 32).

La columna de lechada de cemento sin ningún aditivo es frágil, por

tal motivo son incluidos a la lechada de cemento aditivos

especiales para mejorar su flexibilidad. Para el cemento cuanto

menor es el modulo de Young, mas flexible es.

Los cementos del sistema de cementación WellLife son mas

elásticos ya que con su bajo modulo de Young soportan mayores

deformaciones para generar una misma tensión que un cemento

estándar.

ε

σ=e

Fig.32: Modulo de Young

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO - 67 -

=e Modulo de elasticidad de Young

=σ Tensión generada por la deformación

=ε Deformación relativa

b).- Coeficiente de Poisson:

Si sometemos un elemento de roca a una carga de tracción

simple, se produce en ella un aumento de longitud en la dirección

de la carga, así como una disminución de las dimensiones

laterales perpendiculares a esta. El coeficiente de Poisson es la

relación entre la deformación transversal ( r∆ ) y la deformación

axial ( l∆ ) de un cuerpo que es sometido a un esfuerzo

longitudinal dentro de los limites de elasticidad. (Fig.33)

Expresado

matemáticamente:

l

rv

∆=

Fig. 33: Coeficiente de poisson

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO - 68 -

3.1.12.2.- Plasticidad

La plasticidad es la propiedad mecánica de un material de deformarse

permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido

a tensiones por encima de su rango elástico.

Materiales como los cementos, a pesar de comportarse de una manera

frágil en el régimen de tensión, muestra un comportamiento plástico

cuando ocurre deterioro en la compresión. En las lechadas WellLife,

el siguiente modelo es adoptado para los cementos:

13.2.1.- Modelo Mohr-Coulomb

Se trata de un modelo elastoplástico sin endurecimiento y con

elasticidad lineal. También se lo conoce como criterio de la fricción

interna.

El criterio de Mohr- Coulomb muestra que una fractura ocurre cuando

se logra vencer la resistencia cohesiva del material y la resistencia a

deslizarse de los planos. (Fig.34)

Se expresa matemáticamente mediante la siguiente ecuación

)( θστ TanC n+±=

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO - 69 -

Donde

=τ Esfuerzo de corte (Psi)

=C Resistencia cohesiva del material (Psi)

=nσ Esfuerzo normal al plano de corte (Psi)

=θ Angulo de fricción interna (Grados)

Este modelo plástico esta definido por dos paramentos (Fig.35):

Cohesión

Angulo de fricción

a) Cohesión (C)

Es el esfuerzo teórico por encima de la cual la deformación

plástica es asumida que ocurra, esta expresado en unidades de

esfuerzo.

Fig.34: Representación grafica del circulo de Mohr

CAPITULO III

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE UNA LECHADA DE CEMENTO - 70 -

b) Angulo de fricción (θ)

El ángulo interno de fricción de un material de acuerdo al

comportamiento plástico de Mohr-Coulomb esta representado

como el ángulo θ formado entre una línea horizontal y la

pendiente de la cohesión.

0

500

1000

1500

2000

2500

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Normal Stress (psi)

Sh

ea

r S

tre

ss

(p

si)

Cohesison =

404 psi

Friction Angle =

11.4°

Fig.35: Parámetros del círculo de Mohr-Coulomb

θ

Angulo de fricción Cohesión