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CEMENTOS PETROLEROS 1 INDICE RESUMEN 2 Reología 2 INTRODUCCION 4 OBJETIVOS 5 OBJETIVO GENERAL 5 OBJETIVO ESPECIFICO 5 MARCO TEORICO 5 1.- TIPOS DE FLUJO, MODELOS REOLOGICOS 7 1.1.-TIPOS DE FLUJO 1.1.1.- FLUJO LAMINAR 8 1.1.2.- FLUJO TURBULENTO 9 1.1.3.- FLUJO TAPON 10 1.2.-MODELOS REOLOGICOS: 11 1.2.1.-MODELO NEWTONIANO: 11 1.2.2.-MODELO LEY DE POTENCIA MODIFICADA 12 1.2.3.-MODELO DE REOBERTSON STIFF 12 1.2.4.- ECUACION DE CASSON 13 2.- LEY DE POTENCIA, APLICACIÓN 13 2.1.-aplicación 14 3.- CALCULO HIDRAULICO 15 4.- MEZCLA DE LECHADAS 15 4.1Diseño de lechada de cementos 16 4.2.- Aditivos 17 5.- CALCULO DE CONCENTRACIONES Y DENSIDADES 18 5.1 Calculo experimental de la densidad del cemento 18 RESUMEN

Reologia Grupo II

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  • CEMENTOS PETROLEROS

    1

    INDICE

    RESUMEN 2

    Reologa 2

    INTRODUCCION 4

    OBJETIVOS 5

    OBJETIVO GENERAL 5

    OBJETIVO ESPECIFICO 5

    MARCO TEORICO 5

    1.- TIPOS DE FLUJO, MODELOS REOLOGICOS 7

    1.1.-TIPOS DE FLUJO

    1.1.1.- FLUJO LAMINAR 8

    1.1.2.- FLUJO TURBULENTO 9

    1.1.3.- FLUJO TAPON 10

    1.2.-MODELOS REOLOGICOS: 11

    1.2.1.-MODELO NEWTONIANO: 11

    1.2.2.-MODELO LEY DE POTENCIA MODIFICADA 12

    1.2.3.-MODELO DE REOBERTSON STIFF 12

    1.2.4.- ECUACION DE CASSON 13

    2.- LEY DE POTENCIA, APLICACIN 13

    2.1.-aplicacin 14

    3.- CALCULO HIDRAULICO 15

    4.- MEZCLA DE LECHADAS 15

    4.1Diseo de lechada de cementos 16

    4.2.- Aditivos 17

    5.- CALCULO DE CONCENTRACIONES Y DENSIDADES 18

    5.1 Calculo experimental de la densidad del cemento 18

    RESUMEN

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    Reologa

    La reologa (palabra introducida por Eugene Bingham en 1929) es la rama de

    la Fsica de medios continuos que se dedica al estudio de la deformacin y

    el fluir de la materia.

    Una definicin ms moderna expresa que la reologa es la parte de la fsica que

    estudia la relacin entre el esfuerzo y la deformacin en los materiales que son

    capaces de fluir. Las propiedades mecnicas estudiadas por la reologa se pueden

    medir mediante remetros, aparatos que permiten someter al material a diferentes

    tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas de

    las propiedades reolgicas ms importantes son:

    Viscosidad aparente (relacin entre esfuerzo de corte y velocidad de corte)

    Coeficientes de esfuerzos normales

    Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio)

    Mdulo de almacenamiento y mdulo de prdidas (comportamiento

    viscoelstico lineal)

    Los estudios tericos en reologa en ocasiones emplean modelos microscpicos

    para explicar el comportamiento de un material. Por ejemplo en el estudio de

    polmeros, stos se pueden representar como cadenas de esferas conectadas

    mediante enlaces rgidos o elsticos.

    La reologa describe la deformacin de un cuerpo bajo la influencia de esfuerzos,

    pero la reologa no est limitada a los polmeros, se puede aplicar a todo tipo de

    material, slido, lquido o gas.

    Un slido ideal se deforma elsticamente y la energa requerida para la

    deformacin se recupera totalmente cuando se retira el esfuerzo aplicado.

    Mientras que, los fluidos ideales se deforman irreversiblemente, fluyen, y la

    energa requerida para la deformacin se disipa en el interior del fluido en forma

    de calor y no se puede recuperar al retirar el esfuerzo. Pero slo unos pocos

    lquidos se comportan como lquidos ideales, la inmensa mayora de los lquidos

    muestra un comportamiento reolgico que se clasifica en una regin intermedia

    entre los lquidos y los slidos: son a la vez elsticos y viscosos, por lo que se les

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    denomina viscoelsticos. Por otra parte, los slidos reales pueden deformarse

    irreversiblemente bajo la influencia de fuerzas de suficiente magnitud, en definitiva,

    pueden fluir. En este sentido podemos decir que los slidos tienen un tiempo de

    relajacin infinito, mientras que en el caso de los lquidos este valor se aproxima a

    cero, por ejemplo, el tiempo de relajacin del agua es de 10-12 s. Por otra parte, si

    consideramos procesos de deformacin caractersticos asociados a los tpicos

    tiempos de observacin, podemos decir que un nmero de Deborah grande define

    un comportamiento tipo slido y un nmero de Deborah pequeo define un

    comportamiento tipo lquido.

    Se requiere la Reologa para predecir:

    Qu tan bueno es el transporte los recortes afuera del pozo

    Qu tan buena es la limpieza de los ripios en la cara de la barrena.

    Cules son las prdidas de presin en el sistema.

    Cmo se comporta el sistema de fluido con los regmenes de flujo que se

    emplean en el pozo.

    En otras palabras se necesita entender la hidrulica de los fluidos.

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    INTRODUCCION

    REOLOGA.- Es la ciencia de la deformacin y el flujo de la materia. Esta, como

    toda una definicin de la rama de la ciencia, lleva implcita una serie de preguntas

    fundamentales sobre el por qu, el cmo, la medida y el objeto material del

    fenmeno a estudiar. Un ejemplo claro podran ser los alimentos los cuales

    ingresan a nuestra boca, donde lo masticamos para obtener una pasta fluida que

    luego se ingiere, la cual, por estar en movimiento, genera deformacin y flujo de la

    materia, a este tipo de reologa es la que llamamos natural.Al someter la muestra

    de material a este estudio de deformacin y flujo de la materia se puede obtener

    informacin cualitativa y cuantitativa valiossima. El tener esa informacin permite:

    1. Caracterizar la materia y definir sus parmetros reolgicos como viscosidad,

    consistencia, propiedades elsticas,

    2. Disear equipos sofisticados de procesamiento industrial, conociendo

    previamente la caracterizacin de la materia a procesar;

    3. Disear materiales nuevos con respuestas mecnicas muy especficas y bien

    definidas; entre muchas otras acciones.

    MECLA DE LECHADAS.- Lechada es otro nombre que recibe la pasta o mortero

    que se usa para llenar espacios, vacos o grietas entre los materiales de

    construccin. La lechada se usa comnmente en las paredes construidas con

    ladrillo o uniones de madera y en los pisos de baldosas de cermica. Adems de

    ser estticamente atractiva, como por ejemplo una lechada color beige entre

    baldosas blancas, la lechada de cemento es una sustancia importantsima que

    mantiene los materiales de construccin en su lugar. Aunque existen diferentes

    tipos de lechada, tambin existen pasos bsicos para aprender a mezclar la

    lechada apropiadamente; cuando la lechada se prepara con la consistencia

    adecuada, se ver excelente y se quedar en su lugar por muchos aos.

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    OBJETIVOS

    OBJETIVO GENERAL

    El objetivo general de este trabajo es el de dar a conocer que es y para qu

    sirve la reologa y las tcnicas de preparacin en la materia de cementos

    petroleros.

    OBJETIVOS ESPECIFICOS

    Realizar el estudio de los tipos de fluidos que existen y algunos modelos

    reolgicos.

    Realizar una definicin de la ley de potencia y la aplicacin que debe tener.

    Realizar clculos hidrulicos.

    Realizar una descripcin para realizar una buena mezcla de lechada.

    Interpretar los clculos de concentraciones y densidades.

    MARCO TEORICO

    1.- TIPOS DE FLUJO, MODELOS REOLOGICOS

    Reologa es la ciencia que estudia el flujo y la deformacin de la materia. En el

    campo petrolero es el estudio del comportamiento de los diferentes fluidos de

    perforacin. Es la energa que se va requerir para remover y circular el lodo a

    travs del sistema.

    Aplicaciones en Cementacin:

    Evaluar mezcla y bombeabilidad de lechadas

    Determinar tasas de desplazamiento apropiados para una remocin de lodo

    efectiva y colocacin de lechada

    Estimar presiones de friccin

    Calcular los HHP requeridos

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    Viscosidad (): Resistencia que opone un fluido a ser deformado. En trminos

    matemticos es la relacin de proporcionalidad entre el esfuerzo de corte y la tasa

    de corte. En la Figura 1 se aprecian los tipos de viscosidad.

    FIGURA 1 Tipos de viscosidad

    FUENTE. Reologa lodos de perforacin

    Cuando un fluido es no newtoniano y no lineal presenta una viscosidad diferente

    para cada tasa de corte, esta es llamada viscosidad absoluta. La viscosidad

    plstica es generalmente explicada como la parte de la resistencia al flujo causada

    por friccin mecnica y es afectada por la concentracin de slidos, el tamao y la

    forma de las partculas solidas y la viscosidad de la fase fluida. Una baja

    viscosidad plstica puede traer ventajas como menores prdidas de presin a

    altas tasas de corte y un mejor levantamiento de cortes.

    Fluidos Newtonianos

    Los fluidos Newtonianos son aquellos en los cuales la viscosidad permanece

    constante para todas las velocidades de cizallamiento siempre y cuando la

    temperatura y la presin permanezcan constantes.

    Ejemplos de Fluidos Newtonianos son: el agua, la glicerina y el aceite ligero.

    Fluidos No Newtonianos

    Los fluidos no newtonianos no muestran una proporcionalidad directa entre el

    esfuerzo de cortante y la velocidad de cizallamiento. La mayora de los fluidos de

    perforacin son no newtonianos. La viscosidad de un fluido no Newtoniano se

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    conoce como la viscosidad efectiva y para obtener su valor se debe especificar

    una velocidad de cizallamiento especfica.

    FIGURA 1 Clasificacin de los fluidos

    1.1.-TIPOS DE FLUJO

    FUENTE. Schlumberger Reologia de los cementos

    De acuerdo a la velocidad de flujo, un fluido puede desplazarse:

    Flujo laminar

    Flujo turbulento

    Flujo tapn

    1.1.1.- FLUJO LAMINAR

    En el flujo laminar el perfil de flujo es desigual, la velocidad del fluido es mayor en

    el centro de hueco, que en contacto con las paredes.

    A consecuencia de este perfil desigual puede haber una tendencia de los recortes

    de acumularse en los bordes del pozo ya que la velocidad del flujo en esa zona es

    cero. Las partculas se mueven en lneas rectas y paralelas.

    La viscosidad del fluido es constante siempre y cuando no haya un cambio de la

    velocidad de corte.

    FIGURA 1.1 Flujo Laminar

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    1.1.2.- FLUJO TURBULENTO

    El flujo turbulento est representado por un perfil de velocidad aplanado y las

    partculas son transportadas en una forma catica sin ningn orden aparente.

    La capacidad de arrastre y de limpieza de este flujo es buena pero su poder

    erosivo es elevado. Flujo turbulento va a lavar el hueco considerablemente.

    FIGURA 1.2.- Flujo Turbulento

    1.1.3.- FLUJO TAPON

    En el flujo tapn la velocidad de flujo es reducido y el perfil de velocidad es

    constante. Es decir el fluido se mueve a manera de un tapn con la misma

    velocidad en el centro del hueco que en los bordes.

    La capacidad de arrastre y de limpieza de este flujo es buena y los requerimientos

    de energa son reducidos. Es impracticable justamente a consecuencia de las

    reducidas velocidades anulares.

    FIGURA 1.3.- Flujo de Tapn

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    1.2.-MODELOS REOLOGICOS:

    Los modelos reolgicos son una relacin matemtica que nos permite caracterizar

    la naturaleza reolgica de un fluido, estudiando la deformacin dada a una tasa de

    corte especfica.

    Para fluidos Newtonianos tenemos:

    El modelo Newtoniano

    La reologa permite analizar la hidrulica en la perforacin rotatoria. Para ello, se

    utilizan normalmente los modelos:

    Modelo de Bingham

    Ley de Potencia

    Por lo simple de las ecuaciones de flujo y la facilidad con la que se estiman los

    parmetros involucrados. Sin embargo, algunos autores consideran que estos

    modelos no siempre tienen la capacidad de caracterizar el fluido en un rango

    amplio de tasas de corte y extienden el anlisis a otros modelos reolgicos. En

    este estudio se seleccionan tres adicionales a los tradicionalmente usados, para

    analizar el comportamiento de los lodos en rangos de trabajo ms amplios, ellos

    son:

    Ley de Potencia Modificada (Herschel-Bulkley)

    Modelo de Robertson-Stiff

    Ecuacin de Casson.

    Los modelos se definen sin tener en cuenta el efecto de la rotacin ni la variacin

    de la temperatura con la profundidad. A continuacin se describe cada uno de

    ellos.

    1.2.1.-MODELO NEWTONIANO:

    Fluido fluye tan pronto una fuerza es aplicada.

    Esfuerzo de Corte es proporcional a la Velocidad de Corte.

    La Viscosidad es constante.

    El fluido Newtoniano es caracterizado por:

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    GRAFICA 1.1. MODELO NEWTONIANO

    FUENTE Schlumberger - Reologia de los Cementos

    1.2.2.-MODELO LEY DE POTENCIA MODIFICADA

    Es el resultado de la combinacin de aspectos tericos y prcticos de los modelos

    Plstico de Bingham y Ley de Potencia. La siguiente ecuacin describe el

    comportamiento de un fluido regido por este modelo:

    = +

    En este modelo los parmetros y se definen igual que en Ley de Potencia.

    Como casos especiales se tienen que el modelo se convierte en Plstico de

    Bingham cuando =1 y en Ley de Potencia cuando =0.

    GRAFICA 1.4 MODELO LEY DE POTENCIA MODIFICADO:

    FUENTE Schlumberger Mecnica de Fluidos e Hidrulica de Perforacin.

    1.2.3.-MODELO DE REOBERTSON STIFF

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    Fue presentado en 1979 como un modelo hibrido de los modelos Ley de Potencia

    y Plstico de Bingham para representar lechadas de cemento y lodos. La ecuacin

    que lo caracteriza es:

    =( +)

    El parmetro es considerado como una correccin a la tasa de corte, de modo

    que + representa la tasa de corte requerida por un fluido seudo-plstico puro

    para producir el esfuerzo de cedencia del modelo de Bingham. Los parmetros

    y se definen igual que en Ley de Potencia.

    Los modelos ya mencionados dependen de ciertos parmetros para ser

    calculados.

    1.2.4.- ECUACION DE CASSON

    Este modelo da una buena descripcin de las caractersticas reolgicas de los

    fluidos de perforacin. A altas temperaturas y bajas presiones la aproximacin se

    hace ms pobre. La relacin que los caracteriza es:

    1/2 = 1/2 + ()

    1/2

    2.- LEY DE POTENCIA, APLICACIN

    Con el avance de la tecnologa en la perforacin de pozos ms profundos en

    medio ambientes ms rigurosos se vio la necesidad de contar con valores

    hidrulicos ms exactos y confiables. Las cadas de presin sobre todo en el

    espacio anular deben ser calculados con gran exactitud.

    Se ha demostrado que los fluidos de perforacin se comportan como fluidos no-

    Newtonianos a baja velocidad de corte. Estas velocidades son tpicas del espacio

    anular. Se estableci claramente la necesidad de contar con un modelo hidrulico

    que se aproxime con mayor exactitud al comportamiento de los fluidos bajo esas

    condiciones El modelo de Ley de Potencia posee una exactitud mayor que los

    modelos estudiados. Mediante la aplicacin de este modelo se examina al

    comportamiento de los fluidos de perforacin a velocidades de corte ms

    reducidos.

    2.1.-aplicacin:

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    Se utiliza para simular el comportamiento de fluidos de perforacin basados en

    polmeros que no tienen un esfuerzo de cedencia. (Por ejemplo las salmueras

    transparentes viscosificadas). La ecuacin general para este modelo es:

    Donde: K = ndice de consistencia

    n = ndice de comportamiento de flujo. 0 < n < 1.0

    Para poder utilizar al Modelo de Ley de Potencia para la evaluacin del

    performance hidrulico de un fluido de perforacin se deben calcular los

    parmetros hidrulicos n y K. Esto se logra mediante el uso de un remetro

    convencional. Se determinan los esfuerzos de corte a velocidades de 3; 50; 100;

    300 y 600 RPM. Estos valores se deben graficar en un papel log-log contra los

    valores de la velocidad de corte correspondiente. Para mayor precisin se

    recomienda calcular ambos valores matemticamente.

    Con el avance de la tecnologa y la perforacin de pozos ms profundos en medio

    ambientes ms rigurosos se vio la necesidad de contar con valores hidrulicos

    ms exactos y confiables. Las cadas de presin sobre todo en el espacio anular

    deben ser calculadas con gran exactitud.

    3.- CALCULO HIDRAULICO

    La hidrulica es la ciencia que estudia y define al comportamiento de los fluidos en

    movimiento. Un fluido en estado dinmico se desplaza a velocidades diferentes,

    produciendo cadas de presin de acuerdo a la velocidad de flujo. La meta de la

    hidrulica es la de utilizar el comportamiento reolgico de los fluidos para describir

    las propiedades de flujo del fluido en los confines del sistema circulatorio a

    diferentes caudales de circulacin, de tal manera que se puedan hacer ajustes

    para lograr una eficiencia hidrulica ptima para la limpieza del hueco, control de

    presiones de formacin, etc.

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    Las diferentes propiedades fsicas del fluido se pueden manipular para una

    hidrulica ptima. La flexibilidad y la habilidad de cambiar y controlar a estas

    propiedades van a influenciar profundamente la eficiencia de la optimizacin

    hidrulica. Otros factores que van a afectar al diseo hidrulico son: las

    dimensiones del sistema circulatorio, como ser el tamao del hueco, dimensiones

    de la sarta de perforacin, lo mismo que el volumen que se circula. Estos factores

    son controlables hasta cierto punto.

    Mediante la seleccin cuidadosa de las tuberas, dril collars y volmenes de

    circulacin vamos a poder establecer velocidades anulares que son los ms

    favorables para una buena limpieza del hueco.

    Conociendo estos datos, lo mismo que a las propiedades del lodo, los podemos

    utilizar para determinar las velocidades anulares optimas para cada caso y

    optimizar nuestro diseo de tal manera que se obtengan elevadas penetraciones.

    4.- MEZCLA DE LECHADAS

    Una lechada de cemento es simplemente una mezcla de cemento seco y agua.

    En la industria petrolera es utilizada para el proceso de cementacin de pozos con

    el objetivo de crear, rellenar el espacio entre los revestidores y el hoyo formando

    una barrera slida.

    En las cementaciones primarias las lechadas de cemento deben poseer una

    viscosidad o consistencia que ofrezcan un desplazamiento eficiente de lodo, que

    permitan una buena adherencia del cemento con la formacin y el revestimiento.

    Para logar esto, las lechadas son mezcladas con una cantidad especfica de agua

    que impida una separacin de agua libre. El tamao de la partcula, el rea

    superficial, y los aditivos, todo influye en la cantidad de agua requerida en el

    mezclado para lograr una viscosidad particular de lechada.

    4.1Diseo de lechada de cemento

    Para determinar el tiempo durante el cual se bombeara la lechada, es necesario

    conocerlas condiciones del pozo, as como la potencia hidrulica requerida, caudal

    de desplazamiento, volumen de lechada y relacin entre el dimetro del pozo y el

    revestimiento. Los datos de resistencia de cemento estn basados en las

  • CEMENTOS PETROLEROS

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    temperaturas y presiones a que este expuesta la lechada en el fondo del pozo, e

    indican el tiempo requerido para que el cemento resulte suficientemente fuerte

    para soportar el revestimiento.

    Ms detalladamente, algunos de esos parmetros necesarios para el diseo son:

    Tiempo de cementacin: Es el tiempo mnimo requerido para el

    endurecimiento de la lechada por la deshidratacin del cemento; este

    tiempo es 1.5 veces mayor que el tiempo de duracin de las operaciones de

    cementacin; es decir si las operaciones duran 5 horas, el tiempo de

    fraguado del cemento ser 7.5 horas.

    Tiempo de espesamiento: Es el tiempo que se le da a una lechada para que

    permanezca lo suficientemente fluida para poder bombearse en el hoyo

    bajo determinadas condiciones de temperatura y presin.

    Tiempo mezclando y bombeado: es el tiempo minimo para mezclar y

    bombear la lechada de cemento dentro del pozo hasta el espacio anular.

    Las consideraciones tcnicas dependen del tiempo de bombeabilidad,

    depende del tipo de trabajo, condiciones de pozo y el volumen de cemento

    que se desea bombear.

    Tiempo soltando los tapones: Es el tiempo requerido para soltar los tapones

    antes y despus de la lechada de cemento para iniciar el desplazamiento.

    El tiempo que dura colocando cada tapn es de aproximadamente 10

    minutos.

    Tiempo de desplazamiento: Es el tiempo requerido para que la columna de

    cemento se desplace dentro del revestimiento hasta llegar al fondo del

    hoyo. Este factor est en funcin de la profundidad de la seccin a

    cementar, el caudal de bombeo y las propiedades del revestidor.

    4.2.- Aditivos

    Los aditivos tienen como funcin adaptar los diferentes cementos petroleros a las

    condiciones especficas de trabajo. Pueden ser solidos y/o lquidos. Pueden ser

    requeridos para:

    Variar la densidad de la lechada

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    Cambiar la fuerza de compresin

    Acelerar o retardar el tiempo de asentamiento

    Controlar la filtracin y la perdida de fluido

    Reducir la viscosidad de la lechada

    Las cantidades de aditivos secos normalmente son expresados en trminos de

    porcentaje por peso de cemento % (BWOC). Los aditivos liquidos normalmente

    son expresados en trminos de volumen por peso de cemento (gal/sx).

    La mezcla de cemento involucra dos acciones:

    1. Proporcin exacta de slidos de cemento con agua de mezcla (slidos son

    entregados a un sistema de mezcla)

    2. Homogenizacin de la mezcla por dispersin y defloculacin de slidos

    Proceso de Mezcla

    El proceso de mezcla deber seguir un orden analizado en la figura

    FIGURA 1.4 Proceso de Mezcla

    Un mnimo monto de energa debe ser aplicado durante un cierto perodo para

    asegurar una completa defloculacin. Suficientemente largo perodo de mezcla

    para garantizar una correcta hidratacin del cemento.

    GRAFICA 1.6 Defloculacin

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    16

    FUENTE Schlumberger Mezcla de lechadas

    Para lograr completa dispersin, el tamao del ms pequeo grumo debe igualar

    las dimensiones del grano de cemento. Mezclar rpido y durante ms tiempo

    mejora defloculacin. La energa de mezcla requerida depende de la densidad de

    la lechada.

    Energa de Mezcla: Proceso Qumico

    Cemento reacciona con agua para formar hidratos

    Formacin de Portlandite y Ettringite

    Tasa de nucleacin de Portlandite y Ettringite depende del tiempo y velocidad

    rotacional

    Tiempo de mezcla es el factor principal: ms largo tiempo de mezcla, ms

    grande monto de hidratos formados durante la mezcla.

    FIGURA 1.5 Energa de la mezcla

    FUENTE Schlumberger Mezcla de lechadas 5.- CALCULO DE CONCENTRACIONES Y DENSIDADES 5.1 Calculo experimental de la densidad del cemento

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    1. Para calcular la densidad del cemento o lechada lo primero que se debe hacer

    es, con un embudo, verter gasolina en el frasco de Le Chatelier, ya que ste

    frasco cumple con los requisitos de la norma, hasta alcanzar entre la marca que va

    desde 0 a 1 ml., y as anotar el volumen inicial.

    2. Se debe pesar una muestra de cemento o lechada hasta alcanzar 64 g. de

    masa.

    3. El siguiente paso a seguir es agregar la muestra de cemento en el frasco, con

    precaucin para que el cemento no se adhiera a las paredes del frasco; en caso

    de que esto suceda, se debe usar la herramienta apropiada, para hacer caer los

    restos de cemento hasta el lquido.

    4. Colocar un tapn en el frasco, y luego hacer vibrar el recipiente, de forma tal

    que se lograr sacar todo el aire atrapado entre las partculas de cemento.

    5. Finalmente, se toma la medida del volumen final, gasolina ms cemento, de

    forma que se puedan realizar ya los clculos necesarios para obtener el valor del

    objetivo. CLCULO DE CONCENTRACIONES Y DENSIDADES.

    Las concentraciones y densidades de la lechada de cemento sirven para:

    a. Proteger la formacin productiva.

    b. Ayudar a controlar reventones provenientes de zonas sobre-presionadas.

    c. Sellar zonas problemticas o de prdida de circulacin antes de continuar la perforacin.

    d. Ayudar a soportar el revestimiento.

    SOPORTE DE CARGA AXIAL.- La fuerza requerida en el cemento para soportar la carga

    axial del casing es determinada mediante Pruebas de resistencia de adhesin, la cual es

    proporcional al rea de contacto entre el cemento y el casing.

  • CEMENTOS PETROLEROS

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    La resistencia a la adhesin incrementa con la tensin del cemento o fuerza compresiva.

    Una reduccin significante en la resistencia de adhesin es causada por la humedad del

    lodo. Resultados pobres son obtenidos cuando en la tubera no se remueve la capa de

    lodo.

    Basados en los resultados, Bearden y lane proveen una relacin que determina la

    capacidad de soporte de la cubierta de cemento:

    F= 0.969 * Sc * d * H donde:

    F = Fuerza de carga para romper la adhesin de cemento, lb

    Sc = Fuerza compresiva, PSI

    d = Diametro externo de casing, pg

    H = altura de la columna de cemento, pie

    AGARRE DEL PESO AXIAL.- El casing es sujetado por cuas del equipo tipo agarre (F)

    peso axial del casing, refuerza elementos de agarre de la Fuerza radial (W) La accin de

    cuas y agarre en el agujero conico.

    Peso axial critico (Fc) para equipos tipo agarre donde la deformacin permanente del

    casing pasa, es determinada por:

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    Fc (Lbs) = C*A* donde:

    = esfuerzo elstico del casing (PSI)

    A = Area de la tubera (in)

    C = factor de aplastamiento =

    r = OD casing

    L= longitud de agarre (in)

    K= factor de peso transversal =2.636 basado por la API en Tapones que evitan

    deslizamiento de 2 pg/pie Y coeficiente de friccion de 0.2

    Ejemplo: Para 9%-inch, 47 lb/pie,N-80 casing, usando 14-pulgada slips: A = 13.57 in2 C = 0.606 T = 80,000psi y Fc= 0.606 * 13.57 * 80,000= 657,000 lb Fuerza radial (W) es relacionada a la fuerza axial (F) el coeficiente de friccion (.) tienen

    relacin de: Donde: a = Angulo de: Slip bowl taper

    = 0.2

    TERMINOS NECESARIOS PARA CALCULAR LA DENSIDAD:

    Por Definicin, un saco de cemento es igual a 94 libras.

    La densidad del Agua dulce es de 8.33 lpg.

    La densidad del agua salada puede variar segn el lugar. El personal debe revisar dicho

    valor especfico para cada zona.

    Rendimiento del Cemento es el volumen total de la mezcla obtenido por cada saco de

    cemento seco.

  • CEMENTOS PETROLEROS

    20

    Volumen Absoluto.- Es el volumen ocupado por el mismo peso de material menos los

    espacios vacos entre las partculas.

    Un recipiente con 1 pc (7.48 gal) contiene 1 saco de cemento seco

    Ejemplo: Densidad de cemento Requerida = 15.5 ppg cemento clase G y agua dulce

    Volmenes absolutos Estndar: