UNIVERSIDAD VERACRUZANA TESIS

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
ZONA POZA RICA - TUXPAN
“ADICIÓN DE COMPUESTOS QUÍMICOS PARA LA
CEMENTACIÓN DE POZOS PETROLEROS EN LA ETAPA DE
PRODUCCIÓN, REGIÓN POZA RICA-ALTAMIRA”
TESIS
PARA APROBAR EL EXAMEN DEMOSTRATIVO
DE LA EXPERIENCIA RECEPCIONAL
EN EL PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA
P R E S E N T A N:
JOSELINE CORÉ HERNÁNDEZ PÉREZ
EDLIN ESTHER ORTÍZ GÓMEZ
ASESOR
ING. LUIS ELÍAS CÁRDENAS PÉREZ
POZA RICA, VER
2011
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………1
CAPÍTULO I
Marco Teórico
1.1 Descripción geológica de la región Poza Rica – Altamira……………………….5
1.2 Perforación de pozos petroleros………………………………………………….…7
1.3 Cementación de pozos petroleros……………………………………….…………9
1.3.1 Objetivos de la cementación…………………………………………….……..9
1.4 Tuberías de Revestimiento………………………………………………………...10
1.4.1 Clasificación de las tuberías de revestimiento en base a la
Cementación…….…………...…………………………………………...........10
1.5 Definición de Cemento………………………………………………………….….12
1.5.1 Cemento Portland…………………………………………………….………..13
1.6 Principales compuestos del cemento y sus funciones…………………………13
1.6.1 Fabricación del cemento...…………………………………………………....15
1.6.1.1 Proceso Seco…...………………………………………….……………..15
1.6.1.2 Proceso Húmedo…….……………………..………………….…………16
1.7 Clasificación de los Cementos…………………………………………….………17
1.8 Propiedades Físicas de los Cementos………………………………………..…..19
CAPÍTULO II
2.1 Alternativas para la cementación de pozos petroleros………………………….21
2.2 Fallas de la Cementación ………………………………………………….………22
2.3 Propiedades Mecánicas……………………………………………………….…...23
2.3.1 Propiedades Elásticas.…………..…………………………………………....24
2.3.1.1 Módulo de Young….………...………………………………….………..24
2.3.1.2 Módulo o Relación de Poisson.……..…………………………….……25
2.4 Diseño de la lechada de cemento ………………………………………………..27
2.4.1 Aditivos.………………………………………………………………………....27
2.4.1.1 Aditivos para lechadas de cemento convencionales..….…………....27
2.4.1.1.1 Aceleradores.…………………..………………………….………...28
2.4.1.1.2 Densificantes.…………..…………………………………….……..29
2.4.1.1.3 Retardadores.………………..………………………………….…..29
2.4.1.1.4 Controladores de Pérdida de Fluido..………………….………....30
2.4.1.1.5 Dispersantes o Retardadores de Fricción...……………….…….30
2.4.1.1.6 Controlador de Gas...…………………………………………….…31
2.4.1.1.7 Antiespumantes...…………………………………………………...31
2.4.2 Adición de compuestos químicos al cemento para generación
de alternativas………………………..……………………………………..…32
2.4.2.1 Fibra de Polipropileno.…..…………………………………………........33
2.4.2.2 Resina de Poliuretano …………………………..……………………....35
2.5 Laboratorio de Cementaciones.……………………………………….…………..36
2.5.1 Pruebas para lechadas de cemento.……………………………….………..36
2.5.1.1 Reología……...………………………………………………………..…..37
2.5.1.2 Tiempo de Bombeo …………………..……………………………........39
2.5.1.3 Fuerza Compresiva……………………………………………….……...42
2.5.1.4 Agua Libre ………………..………………………………………….…...45
2.5.1.5 Pérdida de Fluido por Filtrado ……………………………...…………..47
CAPÍTULO III
RESULTADOS
3.1 Discusión..…………………………………………………………………………....50
3.2 Estado mecánico …………………………………………………………………...51
3.3 Propuesta de una lechada convencional para cementación de
TR 7” Pozo Constituciones 1136………………………………..…..……….…....55
3.3.1 Preparación y pruebas de la lechada …………………………………….…55
3.3.2 Diseño de una lechada con fibra de polipropileno y
resina de poliuretano…………………………………………………….……65
3.3.2.1 Preparación de una lechada con fibra de polipropileno y
resina de poliuretano………….………….……………………………..67
3.4 Análisis económico………………………………………………………………….74
3.5 Comparación de las propiedades de una lechada convencional y
una nueva alternativa……………………………………………………..………..75
CONCLUSIONES.………………………………………………………………….……76
GLOSARIO…………………………………………………………………………….…77
ANEXOS………………………………………………………………………………….78
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………...…...88
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Cementación primaria..……………………………………………………9
Figura 1.2 Tuberías de revestimiento……………………………………………….12
Figura 1.3 Diagrama del proceso seco……………………………………………..16
Figura 1.4 Diagrama del proceso húmedo………………………………………...16
Figura 2.1 Modulo de Young……………………………………………………........25
Figura 2.2 Relación de Poisson…………………………………………………..….26
Figura 2.3 Fibra de polipropileno……………………………………………………34
Figura 2.4 Resina de poliuretano…………………………………………………....36
Figura 2.5 Viscosímetro Fann……………………………………………………..…39
Figura 2.6 Consistómetro de Chandler……………………………..…………..….41
Figura 2.7 Ultrasonic Cement Analyzer………………….…………….……..….…44
Figura 2.8 Consistómetro Atmosférico Fann……….……………………………..46
Figura 2.9 Filtro Prensa……………………………….………………………....……48
Figura 3.1 Estado mecánico del pozo Constituciones 1136……………..……..52
Figura 3.2 Diseño de direccional TR 7” …………………..………………..……...54
Figura 3.3 Consistencia Bearden 1.60….……………………………..…….....…..59
Figura 3.4 Resistencia compresiva………………………………….………..........60
Figura 3.5 Consistencia Bearden 1.90…………………….……….……………….63
Figura 3.6 Resistencia Compresiva…………………………………………………64
Figura 3.7 Mezcla de cemento.…………..................................................…….…67
Figura 3.8 Lectura Reologías……………..………..……………………..…............69
Figura 3.9 Lectura Reologías…………………………………………………………69
Figura 3.10 Prueba de pérdida de filtrado…….………………………….....……..70
Figura 3.11 Consistencia Bearden…………………………….....…………………72
Figura 3.12 Resistencia compresiva…………………………….....……………...73
ÍNDICE DE TABLAS
1.1 Estratigrafía de la zona Poza Rica………………………………………..…..6
1.2 Características de la hidratación de los compuestos de los
Cementos………………………………………………………………………..15
1.3 Clasificación API del cemento……………………………………………….18
2.1 Ficha técnica de la fibra de polipropileno…………………………………33
2.2 Ficha técnica de la resina de poliuretano…………………………………35
3.1 Antecedentes de tuberías…………………………………………………….50
3.2 Datos del pozo Constituciones 1136……………………………………….51
3.3 Cálculos Volumétricos………………………………………………………..53
3.4 Datos del pozo por Software…………………………………………………54
3.5 Informe de laboratorio, ficha técnica del pozo
Constituciones 1136…………………………………………………………...57
3.6 Propiedades reológicas / Pérdida por filtrado y Agua libre.………..….58
3.7 Diseño de lechada……………………………………………………………...58
3.8 % de aditivos sólidos………………………………………………………….58
3.9 Litros/saco aditivos líquidos…………………………………………………58
3.10 Resistencia compresiva……………………………………………………..60
3.11 Tiempo/Resistencia compresiva…………………………………………...60
3.12 Preparación de una lechada convencional de 1.90…………………….61
3.13 Diseño de lechada…………………………………………………………….61
3.14 % de aditivos sólidos………………………………………………………...61
3.15 Propiedades reológicas/Pérdida por filtrado…………………………….62
3.16 Litros/Saco aditivos líquidos……………………………………………….62
3.17 Resistencia Compresiva…………………………………………………….64
3.18 Tiempo/Resistencia compresiva…………………………………………...64
3.19 Tabla aditivos, lechada 1.60………………………………………………...65
3.20 Tabla aditivos, lechada 1.90………………………………………………...66
3.21 Resultados de reologías, perdida por filtrado y agua libre………..….68
3.22 Informe de laboratorio, ficha técnica del pozo Constituciones
1136….......................................................................................................71
3.23 Resistencia compresiva……………………………………………………..73
3.24 Tiempo/Resistencia compresiva….………………………………………..73
3.25 Costo de cementación convencional………………….………………….74
3.26 Costo aproximado de la nueva alternativa de cementación………….74
3.27 Comparación de propiedades…………………..………………………….75
INTRODUCCIÓN

En la industria de ingeniería de cementaciones se ha evolucionado de una
manera vertiginosa. En pocos años se ha logrado obtener grandes avances
tecnológicos de manera que ha facilitado la cementación de pozos petroleros
por medio de computadoras que simulan el comportamiento dentro del mismo.
[5]
La cementación es un proceso que consiste en mezclar cemento seco y ciertos
aditivos con agua, para formar una lechada que es bombeada al pozo a través
de la sarta de revestimiento y situarlo en el espacio anular entre el hoyo y el
diámetro externo del revestidor. [7]
El volumen a bombear es predeterminado para alcanzar las zonas críticas
(alrededor del fondo de la zapata, espacio anular, formación permeable, hoyo
desnudo, etc.). Luego se deja fraguar y endurecer, formando una barrera
permanente e impermeable al movimiento de fluidos detrás del revestidor. [7]
Entre los propósitos principales de la cementación se pueden mencionar los
siguientes:
• Proteger y asegurar la tubería de revestimiento en el hoyo.
• Aislar zonas de diferentes fluidos.
• Aislar zonas de agua superficial y evitar la contaminación de las mismas
por el fluido de perforación o por los fluidos del pozo.
• Evitar o resolver problemas de pérdida de circulación y pega de tuberías.
• Reparar pozos por problemas de canalización de fluidos.
• Reparar fugas en el revestidor.
Durante la construcción de un pozo petrolero el proceso de cementación es de
vital importancia para el mismo, dado que una deficiente operación de
cementación traería drásticas consecuencias; tales como incremento de los
costos, riesgo de pérdida del pozo, riesgos hacia el ambiente, fuga de gases,
grietas en la cuales haya fugas de agua y a la seguridad. Por tal motivo al
momento de diseñar y cementar un pozo petrolero se deben tomar en cuenta
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INTRODUCCIÓN
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las nuevas técnicas, así como las mejores prácticas operacionales dirigidas al
proceso de cementación.
La cementación tiene una gran importancia en la vida del pozo, ya que los
trabajos de una buena terminación dependen directamente de una buena
cementación.
Con este trabajo se hace hincapié en la generación de nuevas alternativas para
la solución de los problemas ya antes mencionados, enfocándonos en la región
Poza Rica – Altamira.
Para tener una cementación exitosa se deben tomar en cuenta distintas
variables tales como la temperatura, densidad y presión siendo la primera
prioritaria ya que el ascenso o descenso de la misma provoca modificaciones
en las propiedades de los aditivos.
Considerando la región Poza Rica – Altamira zona problema, se tiene en
cuenta que la mayoría de los pozos se encuentran depresionados provocando
algunos problemas durante la cementación de los mismos.
Durante la cementación se tienen tres etapas, etapa primaria, etapa intermedia
y la etapa de producción que es donde va enfocado este trabajo ya que es la
zona que presenta más dificultades.
Un problema recurrente durante la cementación en la etapa de producción es
que al variar las temperaturas o presiones internas la lechada suele tener
problemas a la hora de fraguar, en ocasiones provoca pérdidas y en casos
extremos la pérdida de la formación; es decir tiene que recurrirse a una
segunda cementación a la cual se le conoce como cementación secundaria,
que es donde se corrigen los errores producidos en la cementación primaria.
El principal propósito de una cementación de producción es que se pueda
producir un aislamiento efectivo para la vida del pozo, permitiendo que el
petróleo o gas se pueda producir de manera segura y económica, por este
motivo es muy importante que se realice un diseño de la lechada acorde a las
propiedades de la formación, así mismo, que se sigan las buenas prácticas de
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INTRODUCCIÓN
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cementación y se empleen todas las herramientas al alcance para que el
trabajo sea exitoso; asegurando un buen aislamiento zonal, y alargando la vida
útil del pozo.
Tomando en cuenta lo anterior, el propósito de este proyecto es producir una
lechada con propiedades adecuadas para cambios de temperatura, presión,
densidad y formaciones rocosas, volviéndola adaptable a las distintas
variaciones posibles y a su vez con la finalidad de prevenir y evitar posibles
fallas del cemento; asegurando y alargando la vida útil de un pozo.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Durante la perforación de un pozo existen varias etapas, una de las más
importantes es la cementación ya que de acuerdo a la calidad con la que se
haya elaborado dependerá el tiempo de vida del pozo.
Siendo esta también una de las etapas más problemáticas durante la
perforación, es necesario mejorar la calidad de la cementación y así evitar
algunas de las fallas recurrentes, tales como:
•
Falta de homogeneidad de la mezcla entre cementos y aditivos.
•
Falta o concentración inadecuada de aditivos para controlar el
tiempo de bombeabilidad, filtrado, reología, etc.
•
Diseño de la lechada no adecuado para controlar las presiones
polares elevadas.
•
Deshidratación prematura de la mezcla de cemento.
•
Densidad equivalente de circulación elevada que fractura la
formación y ocasionan pérdidas.
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INTRODUCCIÓN
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JUSTIFICACIÓN
Se modificarán las propiedades mecánicas (Módulo de Young) para generar
elasticidad en la lechada, necesaria para las cargas sometidas durante la vida
del pozo y proveer una viscosidad uniforme incrementando su reología a base
de un material elastómero, generando así una alternativa para la cementación
de pozos petroleros de la región Poza Rica – Altamira.
OBJETIVO
Generar nuevas alternativas en la cementación mediante el enfoque de la
elaboración de una lechada con propiedades de elasticidad, resistencia y
capacidad de moldearse de acuerdo a las formaciones rocosas de los pozos
petroleros de la región Poza Rica – Altamira.
HIPÓTESIS
La adición de compuestos químicos a una lechada para la cementación de
pozos petroleros mejora las propiedades químicas y físicas de la misma
evitando así problemas y pérdidas durante el proceso y el tiempo de vida del
pozo.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.1 Descripción geológica de la región Poza Rica – Altamira
La ciudad de Poza Rica de Hidalgo se localiza al norte del estado de Veracruz,
al oriente de la República Mexicana. Altamira es una ciudad del estado de
Tamaulipas, México conurbada con Tampico. Estas ciudades son el marco de
referencia donde estará situada la investigación.
Se da a conocer el estudio geológico de la zona Poza Rica – Altamira.
El área de estudio se ubica en la parte sureste del estado de Tamaulipas y en
la porción norte del estado de Veracruz. Se encuentra limitada por las
siguientes coordenadas geográficas 22° 00' a 24° 00' de l atitud norte y 97° 00'
a 98° 00' de longitud oeste, cubriendo una superficie aproximada de 4,860 km².
Las unidades predominantes en la carta son de origen sedimentario que varían
en edades del Terciario al Reciente, representadas por sedimentos arcilloarenosos y areno-calcáreos. La Formación Tuxpan que está constituida por
una secuencia sedimentaria de arenisca con interestratificaciones de caliza con
gran cantidad de fósiles recristalizados y areniscas muy calcáreas de grano
fino. La Formación Chapopote es productora de aceite en algunos de los pozos
de Mecatepec, Veracruz, en otras localidades del Distrito de Poza Rica se han
registrado manifestaciones de hidrocarburos.
La Formación Palma Real ha resultado productora de hidrocarburos en
pequeña escala en la Cuenca Tampico-Misantla y la Formación Mesón
presenta posibilidades de contener hidrocarburos por la existencia de gas y
aceite ligero en el Campo Reynosa, donde la faja del Oligoceno fue la principal
productora. En la Formación Tuxpan se encontró aceite en pequeñas
proporciones al noreste de Cerro Azul, Veracruz, en la región de Tanhuijo, por
lo que es probable su potencial en este recurso energético.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
TABLA 1.1. Estratigrafía de la zona Poza Rica
Fuente: Informe geológico, BJ Services Company, 2006
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.2 Perforación de pozos petroleros
Una investigación geológica propone que se podría localizar un depósito de
hidrocarburos, pero es mediante la perforación de un hueco o pozo con la cual
se confirma la existencia de dicho depósito de hidrocarburos. El primer pozo
que se perfora en un área geológicamente inexplorada se denomina "pozo
exploratorio" y en el lenguaje petrolero se clasifica "A-3".
De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se
van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo
de perforación más indicado.
El tiempo de perforación de un pozo dependerá de la profundidad programada
y las condiciones geológicas del subsuelo, en promedio se estima entre 15 y 20
días. La perforación se realiza por etapas, de tal manera que el tamaño del
pozo en la parte superior es ancho y en las partes inferiores cada vez más
angosto. Esto le da consistencia y evita derrumbes, para lo cual se van
utilizando brocas y tubería de menor tamaño en cada sección.
Así, por ejemplo, un pozo que en superficie tiene un diámetro de 26 pulgadas,
en el fondo puede tener apenas 8.5 pulgadas. Durante la perforación es
fundamental la circulación permanente de un "lodo de perforación", el cual da
consistencia a las paredes del pozo, enfría la broca y saca a la superficie el
material triturado.
Ese lodo se inyecta entre la tubería y la broca y asciende por el espacio anular
que hay entre la tubería y las paredes del hueco, de modo que limpia el
espacio anular de los recortes de roca que impiden el paso del lodo y una
buena perforación.
El material que saca sirve para tomar muestras y saber qué capa rocosa se
está atravesando y si hay indicios de hidrocarburos. Durante la perforación
también se toman registros eléctricos que ayudan a conocer los tipos de
formación y las características físicas de las rocas, tales como densidad,
porosidad, contenidos de agua, de petróleo y de gas natural.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Para proteger el pozo de derrumbes, filtraciones o cualquier otro problema
propio de la perforación, se pegan a las paredes del hueco, por etapas, tubos
de revestimiento con un cemento especial que se inyecta a través de la misma
tubería y se desplaza en ascenso por el espacio anular, donde se solidifica.
La perforación debe llegar y atravesar las formaciones donde se supone se
encuentra el petróleo. El último tramo de la tubería de revestimiento se llama
"liner de producción" y se fija con cemento al fondo del pozo.
Al finalizar la perforación el pozo queda literalmente entubado (revestido)
desde la superficie hasta el fondo, lo que garantiza su consistencia y facilitará
posteriormente la extracción del petróleo en la etapa de producción.
El común de la gente tiene la idea de que el petróleo brota a chorros cuando se
descubre, como ocurría en los inicios de la industria petrolera. Hoy no es así.
Para evitarlo, desde que comienza la perforación se instala en la boca del pozo
un conjunto de pesados equipos con diversas válvulas que se denominan
"preventoras".
La perforación se adelanta generalmente en medio de las más diversas
condiciones climáticas y de topografía: zonas selváticas, desiertos, áreas
inundables o en el mar. Cuando se descubre el petróleo, alrededor del pozo
exploratorio se perforan otros pozos, llamados de "avanzada", con el fin de
delimitar la extensión del yacimiento y calcular el volumen de hidrocarburo que
pueda contener, así como la calidad del mismo.
La perforación en el subsuelo marino sigue en términos generales los mismos
lineamientos, pero se efectúa desde enormes plataformas ancladas al lecho
marino o que flotan y se sostienen en un mismo lugar. Son verdaderos
complejos que disponen de todos los elementos y equipo necesarios para el
trabajo petrolero.
En la exploración petrolera los resultados no siempre son positivos. En la
mayoría de las veces los pozos resultan secos o productores de agua. En
cambio, los costos son elevados, lo que hace de esta actividad una inversión
de alto riesgo.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.3 Cementación de pozos petroleros
Se le conoce como cementación al proceso de bombeo de una lechada de
cemento en el espacio anular localizado entre el revestidor y la formación
expuesta al fondo del pozo teniendo como propósito lograr una buena
adherencia entre las fases formación-cemento-tubería y asegurar el sello
efectivo. En la figura 1.1 se presenta un esquema de la distribución del
cemento.
1.3.1 Objetivos de la Cementación
Algunos objetivos de la cementación son los siguientes:
• Aislar las zonas para evitar el movimiento de los fluidos por el espacio
anular y así evitar la contaminación de las zonas productivas, y
diferenciar la producción de las distintas zonas de producción.
• Proteger el casing de la corrosión.
• Soportar los esfuerzos producido por la re-perforación, así como también
soportar las fuerzas axiales y tangenciales producidas por el suelo.
Figura 1.1. Cementación primaria
Manual Ingeniería de cementaciones
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.4 Tuberías de revestimiento
Las tuberías de revestimiento (TR) poseen un cierto grado, peso y junta que
permita resistir sin fallas la fuerza a la que estará sujeta.
Las principales funciones de la tubería de revestimiento son:
• Evitar derrumbes y concavidades.
• Prevenir la contaminación de los acuíferos.
• Confinar la producción del intervalo seleccionado.
• Dar un soporte para la instalación del equipo de control superficial.
• Facilitar la instalación del equipo de terminación, así como los sistemas de
levantamientos artificiales de producción.
1.4.1 Clasificación de las tuberías de revestimiento en base a las etapas
de cementación.
Tubería Conductora
Es la primera que se cementa al iniciar la perforación, la profundidad de
asentamiento varía entre 90 y 150 ft, y en pocas ocasiones hasta 300 ft. Su
objetivo principal es el de establecer un medio de circulación y control de los
fluidos de perforación que retornan del pozo hacia el equipo de eliminación de
sólidos y los tanques de tratamiento. Permite continuar perforando hasta
alcanzar la profundidad de asentamiento del revestimiento superficial. El
diámetro seleccionado de la tubería por emplear varía entre 16 y 30 in. Esto
depende en gran parte de la profundidad total programada del pozo.
Tubería Superficial
Tiene por objeto instalar conexiones superficiales de control y al mismo tiempo
proteger el pozo descubierto, aislando así flujos de agua y zonas de pérdida de
lodo cercanas a la superficie. Estas tuberías se instalan entre 150 y 3500 ft, los
diámetros se seleccionan de acuerdo a la profundidad total del pozo.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Tubería Intermedia
Se instalan con la finalidad de aislar zonas que contengan presiones normales
de formación, flujos de agua, derrumbes y pérdidas de circulación. En sí, se
utiliza como protección del pozo descubierto para tratar en la mayoría de los
casos de incrementar la densidad de los fluidos de perforación y controlar las
zonas de alta presión. Dependiendo de la profundidad del pozo o de los
problemas que se encuentran durante la perforación, será necesario colocar
una o más sartas de tuberías de revestimiento intermedias, que aislaran la
zona del problema.
Tubería de Producción
Tienen como meta principal aislar el yacimiento de fluidos indeseables en la
formación productora y de otras zonas del pozo.
También se utilizan para la instalación de empacadores de producción y
accesorios utilizados en la terminación del pozo.
Para la cementación de esta tubería es necesario utilizar lechadas de cemento
con aditivos especiales de acuerdo a las condiciones del pozo como las altas
temperaturas y presiones entre otros parámetros.
Tubería de Revestimiento Corta (Liner)
Constituye una instalación especial que evita utilizar una sarta desde la
superficie al fondo del pozo.
La longitud de esta tubería permite cubrir el pozo descubierto, quedando una
parte traslapada dentro de la última tubería que puede variar entre 150 a 450 ft
y en ocasiones se emplea una longitud mayor, dependiendo del objetivo.
Estas tuberías cortas pueden colocarse en el intervalo deseado mucho más
rápido que las normales.
Al continuar con la perforación existe un desgaste de la tubería de
revestimiento, por lo tanto estas tuberías cortas ayudan a corregir este
desgaste.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Evita volúmenes muy grandes de cemento, debido a que estas tuberías no son
cementadas hasta la superficie.
Figura 1.2. Tuberías de revestimiento
Energy Halliburton Cementing Manual
1.5 Definición de Cemento
Se denomina cemento a un conglomerante hidráulico que, mezclado con
agregados pétreos (árido grueso o grava, más árido fino o arena) y agua, crea
una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece al
reaccionar con el agua, adquiriendo consistencia pétrea, denominado hormigón
o concreto. [2]
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.5.1 Cemento Portland
Es una mezcla compleja de caliza (u otros materiales con alto contenido de
carbonato de calcio), sílice, hierro y arcilla, molidos y calcinados, que fragua y
se endurece al reaccionar con el agua.
Los componentes que forman el cemento son óxidos superiores de oxidación
lenta. Esto significa que terminan su grado de oxidación al estar en contacto
con el aire al enfriarse.
El cemento Portland es, además, el ejemplo típico de un cemento hidráulico;
fragua y desarrolla resistencias a la compresión como resultado de la
hidratación, la cual involucra reacciones químicas entre el agua y los
componentes presentes en el cemento.
De todos los cementos, el Portland es el más importante en cuanto a términos
de calidad, desarrollo de resistencia a la compresión, tensión y a los sulfatos;
por lo cual es el material idóneo para las operaciones de cementación de pozos
petroleros.
Cabe mencionar que algunos cementos Portland se fabrican de manera
especial debido a que las condiciones de los pozos difieren significativamente
entre sí al variar su profundidad, temperatura, ubicación geográfica; etc. El
fraguado y endurecimiento se presenta si el cemento se coloca en agua.
El cemento fraguado tiene baja permeabilidad y es insoluble en agua, de tal
forma que expuesto a ésta no se destruyen sus propiedades. Tales atributos
son esenciales para que un cemento obtenga y mantenga el aislamiento entre
las zonas del subsuelo.
1.6 Principales compuestos del cemento y sus funciones
Las reacciones de carbonatos y arcillas producidas por la manufactura del
cemento Portland, conduce a la formación de 4 principales productos, que
incluyen cuatro distintas fases cristalinas:
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
SILICATO TRICÁLCICO (3CaO.SiO2)
Habitualmente conocido como C3S, es el componente más abundante en la
mayoría de los cementos y, además, el factor principal para producir la
resistencia temprana o inmediata (1 a 28 días) Reacciona rápido con el agua,
liberando calor y formando silicato de calcio hidratado (CSH).
Generalmente, los cementos de alta consistencia inmediata contienen en
mayor concentración este compuesto.
SILICATO DICÁLCICO (2CaO.SiO2)
Conocido como C2S, es un compuesto de hidratación lenta para formar el
mismo tipo de compuestos que el C3S (CSH), que proporciona una ganancia
gradual de resistencia; esto ocurre en un período largo: después de 28 días.
ALUMMINATO TRICÁLCICO (3CaO.AL2O3)
Se lo conoce también como C3A y tiene influencia en el tiempo de
bombeabilidad de la lechada. Es responsable de la susceptibilidad al ataque
químico de los sulfatos sobre los cementos. Esta susceptibilidad se clasifica en
moderada y alta resistencia al ataque químico, cuando contienen este
compuesto en un 8% y 3% respectivamente.
Reacciona muy rápido y libera mucho calor al hidratarse. Contribuye a
resistencia a muy temprana edad, pero poco a la resistencia final.
Los cementos resistentes a sulfatos deben limitar el contenido de este
compuesto, lo que se logra añadiendo óxido férrico transformándolo en C4AF.
ALUMINOFERRITA TETRACÁLCICO (4CaO.Al2O3.Fe2O3)
También conocido como C4AF, reacciona rápido con el agua pero no produce
mucho calor de hidratación y resistencia a la compresión; influye en la reología
del cemento, formación de geles, y durabilidad.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Tabla 1.2. Características de la hidratación de los compuestos del cemento
Componente
Velocidad de
Reacción
Cantidad de
calor liberada
C3S
C2S
C3A+C3H2
C4AF+C3H2
Moderada
Lenta
Rápida
Moderada
Moderada
Baja
Muy alta
Moderada
Contribución a
la resistencia del
cemento
Alta
Inicialmente
Baja
baja
Fuente: Basic Cement Chemistry, BJ Services Company, 2001
1.6.1 Fabricación
Las materias primas fundamentales son las rocas calcáreas y arcillas. Estas se
extraen de yacimientos a cielo abierto. Otra materia prima que se utiliza es el
yeso, que se incorpora en el proceso de la molienda, para regular el tiempo de
fraguado.
Los materiales crudos se muelen y mezclan vigorosamente, así se obtiene una
mezcla homogénea en las proporciones requeridas, para lograrlo existen dos
procesos, seco y húmedo.
1.6.1.1 Proceso seco
Se preparan las materias primas y se pasan a un molino para homogeneizar el
tamaño de las partículas y su cantidad. A continuación se pasan por un
separador de aire y la lleva a silos mezcladores para su almacenamiento antes
de pasarse al horno rotatorio.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Figura 1.3. Diagrama del proceso seco
Portland Cement Association, 1969 (ver anexo 87)
1.6.1.2 Proceso húmedo
A diferencia del proceso en seco, este efectúa una mezcla de las materias
primas con agua para mantener en forma más homogénea la mezcla. Se pasa
por un molino para uniformar el tamaño de partícula y, posteriormente, se pasa
a contenedores que mantienen en movimiento la mezcla antes de pasarla al
horno rotatorio.
Figura 1.4. Diagrama del proceso humedo
Portland Cement Association, 1969 (ver anexo 88)
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.7 Clasificación de los cementos
El American Petroleum Institute (API) ha identificado nueve tipos de cementos
de acuerdo a su composición química y propiedades físicas, y estos son:
• API Clase A y B
• API Clase C
• API Clase D, E y F
• API Clase G y H
• API Clase J
Cemento clase A
Diseñado para utilizarlo hasta una profundidad de 6000 ft, con temperaturas de
hasta 170°F, donde no se requieran propiedades especiale s y las condiciones
del pozo lo permiten. No brinda ninguna resistencia a los sulfatos.
Cemento clase B
Diseñado para emplearse hasta una profundidad de 6000 ft, con temperaturas
de hasta 170°F, donde no se requieran propiedades espe ciales y las
condiciones del pozo lo permite, Brinda una moderada resistencia a los
sulfatos.
Cemento clase C
Se emplea hasta una profundidad de 6000ft, con temperaturas de hasta 170°F,
puede emplearse donde se requiere alta resistencia a la compresión temprana;
genera una moderada y alta resistencia a los sulfatos.
Cemento clase D
Es empleado hasta una profundidad de 12000 ft, con temperaturas entre 170°F
y 230°F, y puede soportar una presión moderada. Tiene una moderada y alta
resistencia a los sulfatos.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Cemento clase E y F
Este cemento se emplea en profundidades entre 14000 ft y 16000 ft, con
temperaturas entre 170°F Y 230°F, puede soportar al t as presiones. Genera
una moderada y alta resistencia a los sulfatos.
Cemento clase G y H
Comúnmente conocidos como cementos petroleros, pueden emplearse desde
la superficie hasta profundidades de 10000 ft, tal como se fabrican; y pueden
modificarse con aceleradores y retardadores para usarlos en un amplio rango
de condiciones de presión y temperatura.
En cuanto a su composición química son similares al cemento API Clase B.
Están fabricados con especificaciones más rigurosas tanto físicas como
químicas, por ello son productos más uniformes.
Cemento clase J
Se quedó en fase de experimentación y fue diseñado para usarse a
temperatura estática de 351°F de 16.000 ft de profund idad, sin necesidad del
empleo de arena sílica, que evite la regresión de la resistencia a la compresión.
En la tabla 3 se detalla propiedades importantes de los cementos API de
acuerdo a su clasificación.
Tabla 1.3. Clasificación API del Cemento
Fuente: Ingeniería de cementaciones, BJ Services Company
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.8 Propiedades físicas de los cementos
Las propiedades de los cementos usados en diferentes campos de petróleos
varían de acuerdo a los siguientes factores:
• Ubicación geográfica
• Condiciones del fondo del pozo
• Tipo de trabajo de cementación
• Tipo de lechada
Las propiedades del cemento pueden ser modificadas mediante la utilización
de aditivos y así cumplir los requerimientos para realizar un trabajo en
particular.
Los cementos de clasificación API tienen propiedades físicas específicas para
cada clase de cemento, mismas que básicamente definen sus características.
Algunas de sus propiedades físicas son:
Gravedad específica (Ge)
Denota el peso por unidad de volumen, sin tomar en consideración otros
materiales, tales como el aire o el agua , es decir el peso en gramos del
cemento específicamente; sus unidades g/cm3, kg/L, ton/m3.
Peso volumétrico (PV)
Denota el volumen por unidad de masa. Se toma en consideración el aire
contenido entre los gramos de cemento; sus unidades g/cm3, kg/L, ton/m3.
Finezas de los granos del cemento
Indica el tamaño de los granos del cemento. Su mayor influencia se da sobre el
requerimiento de agua para la preparación de la lechada. Esta característica es
un factor determinante, pero no único, para la clasificación de los cementos.
Sus unidades son cm2/g, m2/kg. Representa el área expuesta al contacto con el
agua y se determina como una función de permeabilidad al aire.
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CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Requerimiento de agua normal
Es el agua necesaria para la lechada con cemento solo. Debe dar 11 unidades
de consistencia Bearden (Bc) a los 20 minutos de agitarse en el consistómetro
de presión atmosférica a temperatura ambiente; se expresa en por ciento por
peso de cemento.
Requerimiento de agua mínima
Denota el agua necesaria para la lechada de cemento. Debe dar 30 Bc a los 20
minutos de agitarse en el consistómetro de presión atmosférica a temperatura
ambiente; se expresa en por ciento por peso de cemento.
Densidad de la lechada
Es la relación entre la masa de la lechada de cemento y su volumen, y está en
función de la cantidad de agua requerida; sus unidades g/cm3, lbs/gal, ton/m3.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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2.1 Alternativas para la cementación de pozos petroleros.
Durante los años recientes, uno de los mayores esfuerzos de las compañías
petroleras ha sido realizar investigaciones sobre la integridad de la
cementación a largo plazo. Éste esfuerzo ha resultado en un procedimiento
para diseñar un sistema de cementación específico para cada tipo de pozo que
permita mantener la integridad del aislamiento durante su vida productiva.
El cemento puede ser diseñado para un máximo beneficio técnico y económico
mediante una evaluación del riesgo de falla potencial asociado con diferentes
escenarios y sistemas de cementación.
Para asegurar el aislamiento requerido durante la vida del pozo, existen dos
factores críticos en el diseño de cementaciones que deben de considerarse por
el equipo de construcción de pozos:
1.
El cemento debe ser colocado en la totalidad del espacio anular
mediante el desplazamiento eficiente del lodo de perforación y siguiendo
todas las buenas prácticas operativas de cementación existentes.
2.
Las propiedades de los cementos deberán se optimizadas de tal
manera que puedan soportar los
esfuerzos de las diferentes
operaciones que se llevarán a cabo durante la vida del pozo.
El principal propósito de una cementación es que se pueda producir un
aislamiento efectivo para la vida del pozo, permitiendo que el gas o petróleo
pueda producir de manera económica y sobre todo segura.
Numerosas operaciones pueden efectuarse en pozos de petróleo y gas durante
su vida productiva. Ejemplos de dichas operaciones son: pruebas de presiónproducción, inducciones con nitrógeno, estimulaciones y producción de
hidrocarburos.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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Estas operaciones resultan en cambios de presión y temperaturas aplicadas
durante la vida del pozo. La magnitud de dichos cambios dependerá de las
condiciones operativas de cada pozo pero, en todos los casos generan una
serie de esfuerzos que actúan sobre el cemento pudiendo perder su integridad
original, de ahí la necesidad de considerar en nuestro diseño las operaciones
que se llevarán a cabo en los pozos para proveer un aislamiento duradero.
2.2 Fallas de la cementación
Las cementaciones de los pozos pueden fallar, por las siguientes razones:
• Contaminación del agua de mezcla con materiales orgánicos o
inorgánicos.
• Temperaturas de circulación de fondo de pozo (BHCT) estimadas
incorrectamente.
• Falta de homogeneidad de la mezcla entre cementos y aditivos.
• Falta o concentración inadecuada de aditivos para el control de tiempo de
bombeabilidad, filtrado, reología, etc.
• Volúmenes de pre flujos, lavadores químicos y espaciadores insuficientes
para la limpieza adecuada y eliminación del lodo de perforación.
• Tapones de goma mal ubicados.
• Diseño de la lechada no adecuado para controlar las presiones porales
elevadas.
• Fallas de los equipos de mezcla de superficie y bombeo de pozo.
• Deshidratación prematura de la mezcla de cemento.
• Gelificación del cemento por contaminación.
• Densidad equivalente de circulación elevada que fractura la formación y
ocasiona pérdidas.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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2.3. Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas de los materiales se refieren a la capacidad de los
mismos de resistir acciones de cargas o fuerzas. Podemos decir que las
propiedades mecánicas se clasifican en: Por acción:

Estáticas: las cargas o fuerzas actúan constantemente o creciendo
poco a poco.

Dinámicas: las cargas o fuerzas actúan momentáneamente, tienen
carácter de choque.

Cíclicas o de signo variable: las cargas varían por valor, por sentido o
por ambos simultáneamente.
Las propiedades mecánicas principales son: dureza, resistencia, elasticidad,
plasticidad y resiliencia, aunque también podrían considerarse entre estas a la
fatiga y la fluencia.

Cohesión: Resistencia de los átomos a separarse unos de otros.

Plasticidad: Capacidad de un material a deformarse ante la acción de
una carga, permaneciendo la deformación al retirarse la misma. Es decir es
una deformación permanente e irreversible.

Maleabilidad: Facilidad a deformarse en láminas. Es una variación
plástica ante la aplicación de carga o fuerza.

Ductilidad: Facilidad a deformarse en hilos.

Dureza: es la resistencia de un cuerpo a ser rayado por otro. Opuesta a
duro es blando. El diamante es duro porque es difícil de rayar. Es la
capacidad de oponer resistencia a la deformación superficial por uno más
duro.

Resistencia: se refiere a la propiedad que presentan los materiales para
soportar las diversas fuerzas. Es la oposición al cambio de forma y a la
separación, es decir a la destrucción por acción de fuerzas o cargas.

Ductilidad: se refiere a la propiedad que presentan los materiales de
deformarse sin romperse obteniendo hilos.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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Elasticidad: se refiere a la propiedad que presentan los materiales de
volver a su estado inicial cuando se aplica una fuerza sobre él. La
deformación recibida ante la acción de una fuerza o carga no es
permanente, volviendo el material a su forma original al retirarse la carga.

Higroscopicidad: se refiere a la propiedad de absorber o exhalar el
agua

Hendibilidad: Es la propiedad de partirse en el sentido de las fibras o
laminas.

Resiliencia: Es la capacidad de oponer resistencia a la destrucción por
carga dinámica.
2.3.1 Propiedad elástica
2.3.1.1 Modulo de Young
Cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza, este normalmente reacciona
contra esa fuerza deformadora, dado que tiende a tener una forma estable
debido a su estructura molecular. Estas fuerzas de reacción suelen llamarse
elásticas, y podemos clasificar los cuerpos según el comportamiento frente a la
deformación.
Muchos cuerpos pueden recuperar su forma al desaparecer la acción
deformadora, otros cuerpos no pueden recuperar su forma después de la
deformación y son los llamados plásticos. Evidentemente un cuerpo es elástico
hasta cierto punto, más allá de un valor determinado de la fuerza deformadora,
la estructura interna del material queda tan deteriorada que le es imposible
recuperarse. Hablaremos tanto, de un límite elástico y más allá de un límite de
ruptura, sobre la cual se deteriora completamente la estructura del material,
rompiéndose.
Robert Hooke estableció una ley fundamental que relaciona la fuerza aplicada
y la deformación producida. Para deformaciones que no sean muy grandes, es
decir, que no superen el límite elástico, que cumple que:
F= K x
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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Donde: F es la fuerza deformadora aplicada y x es la deformación relativa.
Por lo tanto, el módulo de Young o módulo de elasticidad, es determinado por
el cambio en la longitud de un material que resulta cuando el material está
sujeto a una fuerza de tensión o de compresión. Este módulo es básicamente
una medida de la rigidez del material.
Figura 2.1. Módulo de Young
Documento técnico, Mecánica de rocas, Bj Services Company
Donde:
: Es el módulo de elasticidad secante.
: Es la variación del esfuerzo aplicado
: Es la variación de la deformación unitaria
Entonces cuando un material tiene un módulo de elasticidad grande, posee
también una rigidez relativamente grande, es decir que lo que debemos
obtener en relación a nuestro análisis es que los cementos a diseñar tengan
módulos de Young menores a los que se tiene con los cementos
convencionales.
2.3.1.2 Módulo ó Relación de Poisson
Siempre que un cuerpo se somete a la acción de la fuerza, se deformará en la
dirección de la fuerza. Sin embargo, siempre que se producen deformaciones
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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en la dirección de la fuerza aplicada, también se producen deformaciones
laterales.
Las deformaciones laterales que se producen tienen una relación constante
con las deformaciones axiales o longitudinales. Mientras que el material se
mantenga dentro del rango elástico de esfuerzos, esta relación es constante:
En general, el valor de
esta comprendido entre 0 y 0.5 pero para la mayoría
de los materiales está entre 0.25 y 0.35. La única excepción es cuando se
impide que se efectué libremente el movimiento lateral.
Un material que, bajo un esfuerzo, se deforma lateralmente tanto como lo hace
longitudinalmente debería tener una relación de Poisson de 0.5, si un material
no se deforma lateralmente bajo una carga longitudinal debería tener una
relación de Poisson de 0.
Figura 2.2. Relación de Poisson
Documento técnico, Mecánica de rocas, Bj Services Company
Donde:
: Es el cociente de Poisson de la deformación
lateral: Es la deformación transversal
axial: Es la deformación axial
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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En la industria petrolera, específicamente en la cementación de pozos, el
cemento es confinado dentro de un pozo entre el casing y la formación, por lo
tanto; lo que nos interesa es conseguir módulos de Poisson altos ya que estos
soportan mayores cargas.
2.3 Diseño de la lechada de cemento
Una vez realizado el estudio de las propiedades mecánicas que afectan la
integridad del cemento a lo largo de su vida útil, el siguiente paso es elaborar
una lechada de cemento y someterla a las diferentes pruebas de laboratorio,
que nos permiten simular y determinar los esfuerzos a los que estará expuesto
en el pozo.
Los resultados de las pruebas nos permitirán conocer si la lechada es óptima y
aplicable para un pozo en particular.
Es necesario conocer los procedimientos para diseñar una lechada y las
pruebas a las que será sometida, así como también los efectos que provocarán
los aditivos una vez que se han mezclado con el agua y el cemento, solo así
podremos diseñar una lechada que cumpla con los requerimientos de un pozo.
2.4.1 Aditivos
La temperatura y presión a la cual está sometido un pozo, son algunos de los
parámetros que influyen en el diseño de una lechada que sea capaz de
adecuarse a las condiciones de un pozo específico. Para adecuarlas existen
compuestos que se agregan a la mezcla y que modifican las propiedades de la
misma. A estos compuestos se les llama aditivos, que permiten que la lechada
llegue a la zona de interés, y que el cemento cumpla con la función para la cual
fue diseñado.
A continuación se mencionaran algunos de los aditivos más utilizados en la
industria petrolera.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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2.4.1.1 Aditivos para lechadas de cemento convencionales.
Este tipo de aditivos son utilizados para obtener lechadas de cemento que nos
permitan cubrir los requerimientos de un pozo.
Las características más comunes a ser afectadas por estos aditivos son:
• Densidad
• Resistencia a la compresión
• Propiedades de fluido (reología)
• Agua libre
• Pérdida de fluido
2.4.1.1.1 Aceleradores
Los aditivos aceleradores de cemento cumplen con la función de acortar el
tiempo de fraguado y reducir el tiempo de espera para el fraguado del cemento
(WOC).
Los aceleradores son ampliamente usados en tuberías superficiales, pozos
poco profundos y tapones de cemento. Los más comunes son:
Cloruro de calcio (CaCl2)
• El más comúnmente usado
• De un 2 a 4% por peso de cemento
• Resiste temperatura circulante de 50 a 100 °F
• En bajas concentraciones disminuye la viscosidad
• Incrementa la viscosidad y la pérdida por filtrado a altas concentraciones
Cloruro de sodio (NaCl)
• Resiste temperaturas circulante de 50 a 120 °F
• 1 a 5% por peso de cemento
• Incrementa pérdida por filtrado
• Reduce la viscosidad
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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2.4.1.1.2 Densificantes
El propósito de los densificantes es el contrarrestar altas presiones de
formación. Estos aditivos son utilizados para obtener lechadas con densidades
mayores a 18 lb/gal las cuales tienen un bajo requerimiento de agua y tienen
tamaño de partícula uniforme. Los densificantes son aditivos químicamente
inertes y compatibles con otros aditivos.
Barita
• Requiere agua adicional de mezcla (0.0264 gal/lb)
• Resiste temperaturas de 80 a 500 °F
• Puede causar asentamiento e incremento de la viscosidad
• Reduce la resistencia a la compresión.
2.4.1.1.3 Retardadores
En algunos pozos profundos y de altas temperaturas, el fraguado puede ocurrir
antes de llegar a la zona de interés; para evitar esto, se agregan retardadores
que hacen que la lechada fragüe en tiempos más largos; aunque reducen la
resistencia a la compresión.
Algunas de las características que pueden tener este tipo de aditivos son:
• Ambientalmente amigable
• Buen desarrollo de resistencia temprana
• Mejora el control de filtrado a altas temperaturas
• Resiste un rango de temperatura de 80 a 220 °F
• Concentraciones de entre 0.1 a 2% BWOC
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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2.4.1.1.4 Controladores de Pérdida de Fluido
Este tipo de aditivos tiene como propósito evitar la deshidratación de la lechada
de cemento durante el bombeo cuando pasa frente a zonas permeables, donde
se presenta el proceso de filtración.
Estos aditivos funcionan evitando el flujo de agua desde la lechada hacia la
formación.
Algunas características de estos aditivos son:
• Efectivo a altas temperaturas
• Biodegradable
• Resiste temperaturas de entre 100 y 400 °F
• Viscosifica ligeramente
2.4.1.1.5 Dispersantes o Retardadores de Fricción
Este tipo de aditivos son diseñados para mejorar la lechada de cemento y
mejorar las propiedades de flujo. Bajan la viscosidad y pueden ser bombeados
en régimen turbulento a bajas presiones. Con esto se minimiza la potencia
requerida y se disminuyen las posibilidades de pérdida de circulación y
deshidratación prematura.
Algunas de las propiedades que poseen estos aditivos son:
• Reduce la viscosidad aparente y mejora las propiedades reológicas
• Concentraciones entre 0.3-1% BWOC
• Resiste un rango de temperatura mayor a 60°F
• Biodegradable
• Puede producir segregación
2.4.1.1.6 Controlador de Gas
Una de las preocupaciones es la migración de gas a través del cemento. Las
lechadas de cemento son capaces de transmitir presión hidrostática y mantener
el control de presiones mientras está en estado fluido. El cemento tiende a
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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tomar una consistencia de gel cuando se encuentra en estado estático y antes
de endurecerse podría también perder una cantidad pequeña de filtrado en
zonas porosas resultado de una reducción de volumen. El camino de esta
migración de gas es permanente y existe incluso después de que el cemento
se haya endurecido totalmente.
Para combatir este problema se adicionan a la lechada este tipo de aditivos
con la finalidad de minimizar el tiempo en el que el cemento se encuentra en
estado de gel.
Algunas de las propiedades de este aditivo son:
• Resiste temperaturas entre 60 y 230°F
• Disminuye la pérdida de filtrado
• Aumenta ligeramente la viscosidad
2.4.1.1.7 Antiespumantes
Este tipo de aditivos es utilizado para evitar la formación de espuma, la cual
aparece durante la agitación mientras se esta preparando la lechada de
cemento. Este aditivo es capaz de funcionar a altas temperaturas.
Algunas de las propiedades de estos aditivos son:
• Ayuda a controla la formación de espuma en las lechadas de cemento
• Puede emplearse en cementos con látex
• Concentraciones de 0.005 gal/sk
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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2.4.2 Adición de compuestos químicos al cemento para generación de
alternativas
Después de una importante investigación acerca de la cementación de pozos
petroleros se introduce la utilización de nuevos componentes para la
elaboración de lechadas.
Un compuesto importante para esta nueva lechada es la fibra de polipropileno,
utilizada comúnmente en la construcción. Esta fibra se agrega al concreto y
forma una red de refuerzo tridimensional que se distribuye uniformemente y
detiene la formación de grietas microscópicas causadas tanto por la migración
de agua de la exudación a la superficie como por la contracción del concreto.
Funciona sin afectar la hidratación química del cemento, su acción es mecánica
y no química, por lo que es apropiada para cualquier diseño de lechada, o para
utilizarla con otros aditivos.
La fibra de polipropileno proporciona resistencia en grandes construcciones y
mejora las propiedades del cemento, es donde surge la idea de utilizarla en la
cementación de pozos y generar el mismo tipo de resistencia obtenido en
construcciones para evitar fallas y pérdidas durante la vida del pozo.
Otro compuesto del cual se analizó su comportamiento fue la resina de
poliuretano, la cual es utilizada en la fabricación de suela de zapato, haciéndola
un material resistente y de larga duración.
Se obtiene por un proceso de condensación entre dos monómeros
complementarios, o estableciendo enlaces entre uretanos y poliésteres. Se
pueden lograr tres tipos distintos de resinas: rígidas, muy duras, lustrosas,
indicadas para recubrimientos que deban presentar una elevada resistencia a
los disolventes; las blandas y elásticas, en forma de cauchos resistentes a la
abrasión; y la espuma que puede ser flexible o rígida.
La resina de poliuretano resiste temperaturas entre 180 y 320ºC, lo cual la hace
ideal para las temperaturas registradas en el interior del pozo.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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Al utilizar estos dos compuestos se pretende desarrollar un sistema capaz de
modificar el Módulo de Young de la lechada convencional entre otras
propiedades, para evitar las posibles fallas del cemento; asegurando y
alargando la vida productiva del pozo.
2.4.2.1 Fibra de Polipropileno
Son fibras de monofilamentos de polipropileno, es un material elastomérico el
cual modifica las propiedades mecánicas del cemento fraguado. Afecta
principalmente al Módulo de Young y Relación de Poisson. (Ver figura 2.3)
Aplicaciones
• Las
operaciones de
cementación primaria o de
rehabilitación
en la
pérdida de circulación
• Pérdida de las operaciones de compresión de la circulación o el enchufe.
• Alta permeabilidad o fracturado de formaciones.
Tabla 2.1. Ficha Técnica de la Fibra de polipropileno
Aspecto
Fibra blanca
Rango de temperatura
Hasta 300°F (149°C) BHST
Rango de densidades de mezcla
12,5 A 16,5 puntos por partido (1498
a 1977 kg/m3)
Intervalo de concentraciones
1/8 a ½ lb/sk (0,056 hasta 0,23 kg/sk)
Peso específico
0.92
Densidad aparente
15.0 lb/ft3 (240,3 kg/m3)
Volumen absoluto
0,1303 gal/lb (1,0874 L)
Tamaño de las partículas
½ pulgada (13 mm) de largo, 18
micras de diámetro.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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Ventajas:
• Reduce considerablemente la formación de grietas o fisuras (en un
76.6%)
• Hace que el concreto sea menos permeable, las fibras interrumpen la
formación de capilares continuos en el concreto durante su proceso de
secado haciéndolo menos permeable.
• Son fáciles de mezclar por que tienen mono filamentos cuya característica
de concentración las hace perfectas para bombear y pulverizar sin
obstruir el pulverizado o bombeado.
• Reduce la migración del agua a la superficie.
• Las fibras de polipropileno no son metálicas, esto evita la corrosión por la
humedad y formación de hongos.
• No altera de forma apreciable las propiedades de la mezcla de cemento.
• Puede ayudar a soportar las cargas cíclicas de cemento y ayuda a
prevenir la migración de gas.
Figura 2.3. Fibra de polipropileno
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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2.4.2.2 Resina de poliuretano
La resina de poliuretano se conoce como “spandex” como un nombre genérico.
La propia resina es elástica y fuerte como el caucho, resistente al
envejecimiento la cual es una de las propiedades que buscamos para la
durabilidad del pozo.
Tabla 2.2. Ficha técnica de la Resina de Poliuretano
Aspecto
Líquido
Color
Beige o blanco
Densidad a 20° C
1.47 ± 0.5 g/cm 3
pH (1:1 solución acuosa)
2.7 ± 0.5
Viscosidad
750 ± 2.5 MPa
Estabilidad térmica
+5°C a 35°C
Contenido de cloruros
< 0.1%
Ventajas
• Brinda elasticidad y cuerpo a la lechada de cemento.
• Es resistente a altas temperaturas.
• Es resistente a la abrasión
• Buena durabilidad y resistencia final
• Es un producto líquido y por ello es de fácil manejo, facilitando la
dosificación en el concreto
• Proporciona excelente penetración en microfisuras
• Es resistente a hongos, gases y químicos.
Usos
• En construcción de carreteras y puentes, ya que brinda soporte.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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Figura 2.4. Resina de poliuretano
2.5 Laboratorio de Cementaciones
El laboratorio de cementaciones es un lugar donde se diseñan y evalúan las
lechadas
de
cemento
y
mediante
diferentes
pruebas
verificar
los
requerimientos de un pozo en particular.
Las pruebas realizadas en el laboratorio, simulan las
condiciones que se
tendrán en el pozo (presiones y temperaturas) con el fin de obtener resultados
más cercanos a los reales. Para realizar dichas pruebas se debe recopilar la
información necesaria para diseñar la lechada de cemento, los procedimientos
se detallarán más adelante.
En resumen, los resultados obtenidos en laboratorio son los únicos que nos
permiten tener la seguridad de utilizar o no, una determinada lechada en pozo.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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2.5.1 Pruebas para lechadas de cemento
Las pruebas que se realizan a lechadas convencionales para determinar sus
propiedades son desarrolladas de acuerdo con la norma API 10B, estas son:
• Reología
• Tiempo de bombeo
• Pérdida de fluido
• Agua libre
• Fuerza compresiva
2.5.1.1
Reología
Se denomina reología, palabra introducida por Eugen Bingham en 1929, al
estudio de la deformación y el fluir de la materia. La Real Academia Española
define reología como: estudio de los principios físicos que regulan el
movimiento de los fluidos.
Una definición más moderna expresa que la reología es la parte de la física
que estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en los materiales que
son capaces de fluir. La reología es una parte de la mecánica de medios
continuos. Una de las metas más importantes en reología es encontrar
ecuaciones constitutivas para modelar el comportamiento de los materiales.
Dichas ecuaciones son en general de carácter tensorial.
Las propiedades mecánicas estudiadas por la reología se pueden medir
mediante reómetros, aparatos que permiten someter al material a diferentes
tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas
de las propiedades reológicas más importantes son:
•
Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de
corte).
•
Coeficientes de esfuerzos normales
•
Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio)
•
Módulo de almacenamiento y módulo de pérdidas (comportamiento
viscoelástico lineal)
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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•
Los
Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal
estudios
teóricos
en
reología
en
ocasiones
emplean
modelos
microscópicos para explicar el comportamiento de un material. Por ejemplo en
el estudio de polímeros, éstos se pueden representar como cadenas de esferas
conectadas mediante enlaces rígidos o elásticos.
La determinación de las propiedades reológicas de una lechada de cemento
pueden ser sensibles a los procedimientos que están siendo usados. Un
procedimiento estandarizado ha sido desarrollado para generar resultados
adecuados para la industria petrolera.
Equipo para realizar la prueba
Un viscosímetro de Fann 35, es usado para determinar las propiedades
reológicas como la viscosidad plástica (PV) y el punto de cedencia (YP) de las
lechadas de cemento (Ver Figura 2.5)
Este viscosímetro posee las siguientes características:
• Tipo cilindro rotacional
• Dos tipos de velocidades, baja y alta.
• La velocidad baja opera a 300, 100 y 3 rpm.
• La velocidad alta opera a 600, 200 y 6 rpm.
• Trabaja a temperatura ambiente, intermedia y de fondo circulante.
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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Figura 2.5. Viscosímetro Fann
Procedimiento para realizar la prueba
• Obtener una lechada homogénea.
• Colocar la lechada en el vaso del viscosímetro hasta el nivel indicado en
éste
• Leer los valores de la siguiente forma: 600 y 300 rpm después de 1
minuto y a 200, 100, 6 y 3 rpm cada 10 segundos.
• Por último leer el valor a 3 rpm después de 10 minutos de dejar la lechada
en estado estático para así obtener el gel 10.
• Repetir este procedimiento a la temperatura intermedia y a la temperatura
circulante de fondo.
2.5.1.2
Tiempo de bombeo
Es el tiempo requerido para que un cemento llegue a ser imbombeable. Estos
tiempos son establecidos en respuesta a:
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
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1.
Resultados de pruebas de laboratorio
2.
Condiciones actuales del pozo
Hay que recordar que la temperatura tiene un mayor efecto en el tiempo de
bombeabilidad que la profundidad.
El tiempo de bombeabilidad es también afectado por condiciones que no
siempre son controladas durante las pruebas de laboratorio tales como:
• Invasión de agua
• Pérdida de agua a la formación
• Contaminación
Equipo para realizar la prueba
Para realizar esta prueba utilizamos un consistómetro (Ver figura 2.6), el cual
nos ayudará a determinar la consistencia que va adquiriendo la lechada a
medida que se le somete a las condiciones del pozo. Para conseguir esto, el
equipo utiliza un software que simula condiciones de presión y temperatura con
el fin de que los resultados sean los más reales posibles.
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
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA

Figura 2.6. Consistómetro Chandler
Este equipo posee las siguientes características:
• Permite obtener el tiempo de bombeo de las lechadas
• Esquema de prueba, obtenidos según normas y tablas API
• Velocidad de giro de la paleta o del vaso: 150 rpm
• Unidad de medida: Bc, Bearden Unit
• Máximas: 70Bc/100Bc = 70/100 poises
• Medios de calentamiento: Agua o Aceite
• Exactitud: +/-3Bc
• Frecuencia de Calibración: 1 vez por mes
Procedimiento para realizar la prueba
1.
Obtener una lechada homogénea y bien pasada.
2.
Colocar la lechada en el recipiente diseñado exclusivamente para
este equipo y para esta prueba.
3.
Colocar el recipiente en el consistómetro asegurando de que no


CAPÍTULO II
METODOLOGÍA

existan fallas al momento de cerrar el mismo.
4.
Verificar que el potenciómetro este trabajando de manera correcta.
Ingresar los siguientes datos en el software del equipo:
• Tiempo de mezclado en superficie.
• Temperatura en superficie.
• Tiempo para que la lechada alcance el fondo.
• Presión en fondo.
• Presión inicial
• Gradiente de presión hasta la profundidad final:
• Temperatura de circulación en fondo.
Correr la prueba
La prueba finaliza una vez que la lechada alcanza los 70 Bc de consistencia ya
que en la práctica, está consistencia es imposible seguir bombeando puesto
que el cemento está prácticamente fraguado.
Un gráfico en el cual podemos observar el comportamiento de la lechada a
medida que va ganando consistencia nos da el tiempo en el que la lechada ha
alcanzado estos 70 Bc, y entonces podemos verificar si está dentro del tiempo
que se espera, de no ser así se debe repetir la prueba con una nueva
formulación de concentraciones de los componentes utilizados y así poder
aumentar o disminuir el tiempo según sean las necesidades requeridas.
2.5.1.3
Fuerza compresiva
La fuerza compresiva es la cantidad de fuerza requerida para soportar el peso
de de la tubería de revestimiento. La fuerza compresiva provee la base regular
del tiempo de espera del cemento (WOC). El API recomienda que esta fuerza
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
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA

después de 24 horas de fraguado no debe ser menor de 500 psi.
La prueba para determinar el esfuerzo compresivo, nos indica el tiempo de
espera necesaria, entre la colocación de una lechada y la siguiente operación a
desarrollar en el pozo como seguir perforando o realizar completaciones.
La fuerza compresiva puede ser medida mediante dos métodos:
•
1.Método destructivo
•
2.Método no destructivo
Equipos para realizar la prueba mediante el método destructivo
Para realizar esta prueba utilizamos dos equipos:
Un autoclave y una prensa hidráulica la que nos permitirá determinar el valor
de la fuerza compresiva.
El autoclave posee las siguientes características:
• 1. Utilizado para colocar los cubos de lechada para pruebas destructivas.
• 2. Se presuriza con 1000 psi, por 24 horas. Posee un controlador de
Temperatura.
Procedimiento para realizar la prueba
1.
Obtener una lechada homogénea y bien pasada.
2.
Colocar la lechada en los moldes diseñados para esta prueba (cubos de 2
pulgadas por lado).
3.
La lechada deberá ser agitada convenientemente en los moldes, previo a
introducirla en el autoclave, para eliminar el aire atrapado y
homogeneizarla adecuadamente.
4.
Los moldes deben estar totalmente inmersos en el autoclave.
5.
Presurizar y programar la temperatura de acuerdo a los requerimientos de
la solicitud de trabajo.
6.
Dejar durante 24 horas que es el tiempo de ensayo. Cuarenta y cinco


CAPÍTULO II
METODOLOGÍA

minutos antes de finalizado el tiempo de ensayo, el cubo fraguado deberá
ser enfriado a 27°C (+/- 3°C), para luego determinar la resistencia.
7.
Colocar los cubos de cemento fraguado en la prensa hidráulica y medir la
fuerza compresiva.
Equipo para realizar la prueba mediante el método no destructivo
Para realizar la prueba de la fuerza compresiva mediante el método no
destructivo utilizamos un analizador ultrasónico de cemento (Ver figura 2.7), el
cual nos permitirá determinar el tiempo en el que la lechada de cemento
fraguada alcanza los 500 psi de resistencia a la compresión que es lo que
recomienda el API para poder avanzar en las operaciones de un pozo.
El equipo emite una onda ultrasónica a través de la lechada, por lo que existirá
un tiempo de viaje de la onda, la cual se tardará más tiempo en viajar mientras
el cemento se encuentra fluido pero a medida que el cemento adquiere
consistencia la onda viajará mucho más rápido, los datos son enviados a un
software el cual mediante correlaciones emite valores de tiempo en función de
la resistencia a la compresión.
Figura 2.7. Ultrasonic Cement Analyzer (UCA)
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
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA

Este equipo posee las siguientes características:
• Simula las condiciones del pozo: presiones, temperaturas, tiempos de
alcance. Mide el tiempo de transito del pulso a través de la lechada.
• Calcula la Resistencia a la compresión.
• Emite Ondas ultrasónicas.
• Posee un emisor y Receptor de Ondas.
Procedimiento para realizar la prueba
1. Obtener una lechada homogénea y bien pasada.
2. Colocar la lechada en el recipiente del UCA.
3. Programar los datos de presión, temperatura y tiempos de alcance en el
equipo.
4. Iniciar la prueba.
5. Programar en el software los datos del cliente, del pozo, composición de
la lechada, su densidad y la correlación adecuada para los cálculos.
6. Verificar que la gráfica de resultados emitida por el software este
corriendo sin problemas.
La prueba se corre durante 24 horas, posteriormente se analiza los resultados
y en función de esto se toma las decisiones correspondientes de si el cemento
es el adecuado o hay que repetir la prueba con una nueva formulación.
2.5.1.4
Agua libre
La prueba de agua libre determina si un cemento puede tener problemas con la
separación de agua de la lechada después de ser desplazado en el interior del
pozo. Si la lechada libera agua, podemos tener áreas canalizadas en el
cemento fraguado, agua o cemento blando en la parte superior de la columna
de cemento, o asentamiento de sólidos en la columna de cemento.
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
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA

Equipo para realizar la prueba
Para realizar esta prueba utilizamos un consistómetro atmosférico en cual
acondicionamos la lechada a la temperatura circulante (Ver figura 2.8), además
de esto utilizamos una probeta de 250 mL según los especificado por la Norma
API.
El consistómetro atmosférico posee las siguientes características:
• Permite acondicionar la lechada según las Normas API
• Posee un controlador de temperatura.
• Temperatura máxima de 180ºF.
• Opera a 150 RPM.
Figura 2.8. Consistómetro atmosférico Fann
Catálogo de instrumentos Fann
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CAPÍTULO II
METODOLOGÍA

Procedimiento para realizar la prueba
1. Obtener una lechada homogénea y bien pasada.
2. Colocar la lechada en el envase del consistómetro hasta el nivel
indicado por éste.
3. Programar la temperatura circulante de fondo para simular las
condiciones del pozo.
4. Acondicionar durante 20 minutos a esta temperatura.
5. Después de este tiempo colocar le lechada en la probeta de 250 ml
6. Colocar una envoltura de aluminio sobre la probeta
7. Medir el agua libre después de 2 horas.
De la misma manera que en las pruebas anteriores, una vez que se tiene el
resultado se verifica si este es el adecuado según las necesidades requeridas
caso contrario se tiene que repetir la prueba con una nueva concentración de
aditivos que permita obtener el resultado deseado.
2.5.1.5 Pérdida de fluido por filtrado
Una prueba de pérdida de fluido por filtrado determina la relativa efectividad de
una lechada de cemento para retener su fase acuosa, o para perder una
porción de esta fase como filtrado hacia la formación. Un control insuficiente de
pérdida de filtrado da como resultado una lechada deshidratada y puenteada,
evitando que esta pueda ser bombeada hasta su posición final; y dejando un
exceso de cemento dentro del casing que deberá ser molido durante
operaciones de cementación forzada.
Controlar la pérdida de fluido es muy importante ya que puede producir
diferentes efectos como:
• Variación en las propiedades de la lechada de cemento predeterminadas
(Incremento de la densidad con posibilidades de fracturar la formación
y/o modificación del Tiempo de bombeabilidad y la reología).
• Bloqueo en el espacio anular.
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
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA

• Daño de la formación.
Equipo para realizar la prueba
Para realizarla se utiliza una celda para filtrado atmosférico o un celda
agitadora para filtrado; éstos equipos se diferencian en que en el atmosférico la
lechada debe ser adaptada a las condiciones del pozo en el potenciómetro
atmosférico mientras que en la celda agitadora se hace directamente, los dos
equipos permiten que la lechada atraviese un medio filtrante adaptado en la
celda de ensayo en un tiempo predeterminado, en general a 30 minutos a la
BTHC y a 1000 psi de presión diferencial. (Ver figura 2.9)
Figura 2.9. Filtro Prensa
Fuente: Catálogo de instrumentos Fann
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
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA

Estos equipos tienen las siguientes características:
• Se presuriza con Nitrógeno
• Opera a la Temperatura Circulante
• Posee un termostato eléctrico
• Posee mallas 325 y 600 micrones
Procedimiento para realizar la prueba
1.
Obtener una lechada homogénea y bien pasada.
2.
Si utilizamos el equipo atmosférico, acondicionar la lechada en el
consistómetro atmosférico hasta alcanzar la temperatura circulante y
3.
Programar la temperatura circulante en el termostato de la celda.
4.
Una vez realizado, se coloca la lechada en la celda que ya debe
estar a la temperatura circulante.
5.
6.
Presurizar la celda con 1000 psi.
Ubicar una probeta debajo de la celda para recoger el fluido que se
filtra.
7.
Correr la prueba.
8.
Si utilizamos el equipo con agitador, colocar la lechada directamente
en la celda y acondicionarla a la temperatura circulante.
9.
Una vez realizado esto, correr la prueba en estado estático.
10.
Los resultados de la prueba se muestran en cc/30min.
Para obtener el resultado final leemos la cantidad de fluido obtenido en la
probeta y aplicamos la siguiente fórmula:
Pérdida de fluido = Vt g 10.954 /
Donde:
• Vt = la cantidad de fluido recogido en la probeta expresado en mililitros.
• t = tiempo en el que se recogió el fluido expresado en minutos.
• g=gravedad.


CAPÍTULO III
RESULTADOS
3.1 Discusión
Se ha elaborado con anterioridad una lechada convencional para cementar una
tubería de revestimiento de 7”, las fallas de la cementación serán mencionadas
posteriormente. La nueva alternativa es una lechada mejorada la cual fue
diseñada para soportar los procesos operacionales que pueden jugar un papel
determinante en el desempeño del recubrimiento de cemento una vez que el
pozo ha sido perforado, completado y durante su vida útil ya sea como pozo
productor o inyector.
Tabla 3.1. ANTECEDENTES DE TUBERIAS
TR Ø
PULGADAS

PESO lb/ft
13 3/8
J-55
54.5
9 5/8
J-55
36
0
450
BCN
7
N-80
23
0
2021
BCN

DE
A
0
30

BCN
Recomendaciones:
• Se recomienda la utilización 35 barriles de bache espaciador previos a la
lechada de cemento, lo cual nos servirá para limpiar las paredes de la
formación de lodo residual y la superficie de la tubería.
• Se recomiendan
77 barriles de lechada con una densidad de 1.60
g/cm3 y 22.88 barriles de lechada con una densidad de 1.90 g/cm3.
Dichas cantidades incluyen un 30 % de exceso
• Los volúmenes propuestos de cemento pueden ser ajustados una vez
efectuado el registro de la geometría del agujero
• Según prueba de laboratorio de resistencia a la compresión, se
recomienda espera de 12:00 horas en completo estático para adquirir
500 psi.
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
CAPÍTULO III
RESULTADOS
NOTA:
Los datos que están incluidos en esta propuesta son tomados del programa de
perforación, por lo que está sujeta a cambios de acuerdo a las condiciones del
pozo antes de la operación de cementación.
Tabla 3.2. Datos del pozo Constituciones 1136
DATOS DEL POZO
Pozo:
Objetivo:
Equipo:
Profundidad programada:
Profundidad vertical:
BHST (TEMP. FONDO)
BHCT (TEMP. CIRCULANTE)
Litología/edad de la formación:
Agujero:
Tipo de lodo:
Densidad:
Viscosidad plástica:
Punto de cedencia:
Módulo de Young
Relación de Poisson
Constituciones 1136
TR7
9112
2021m
1997m
86ºC
60ºC
J.S.A.
8½
Emulsión inversa
1.18g/cm3
16cp
12 lb/100ft2
4.5E+6
0.25
3.2 Estado mecánico
Una vez obtenidos los datos del pozo, es necesario tener conocimiento del
estado mecánico de la formación, se prosigue a hacerse un estudio de suelo
mediante un software, el cual nos proporciona la trayectoria y ubicación de la
zona a cementar.


CAPÍTULO III
RESULTADOS
Figura. 3.1 Estado mecánico del pozo Constituciones-1136
Área de Ingeniería de Diseño de PEMEX- UOPRA
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
CAPÍTULO III
RESULTADOS
Tabla 3.3. CÁLCULOS DE VOLUMEN
Profundidad total de TR. :
2021 md
Diámetro Externo :
7”
Diámetro Interno:
6.366”
Grado:
N-80
Peso:
23 lb/ft
Diámetro del Agujero:
8 ½”
Exceso:
30%
INFORMACIÓN PARA PREPARAR LA LECHADA 1.60 g/cm3
Densidad:
1.60 g/cm3
Rendimiento:
56.95 L/saco
39.06 L/saco
Requerimiento de agua:
Cemento:
10.7 toneladas (216 sacos)
Vol. Lechada:
77 barriles
Agua para la mezcla:
53 barriles
Cima de cemento:
1021 md
Fondo de cemento:
1821 md
INFORMACIÓN PARA PREPARAR LA LECHADA 1.90 g/cm3
Densidad:
1.90 g/cm3
Rendimiento:
37.93 L/saco
Requerimiento de agua:
20.79 L/saco
Cemento:
4.7 toneladas (96 sacos)
Vol. Lechada:
22.88 barriles
Agua para la mezcla:
12.54 barriles
Cima de cemento:
1821 md
Fondo de cemento:
2021 md
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
CAPÍTULO III
RESULTADOS
NOTA:
El cálculo de los volúmenes considera un exceso de 30% y el volumen entre
zapata y cople. Estos volúmenes están sujetos al resultado del registro de
geometría del agujero.
De acuerdo al software utilizado para la determinación del estado mecánico del
pozo Constituciones 1136, se confirman los datos del pozo. Los datos son
obtenidos por el área de Ingeniería de Diseño de PEMEX- UOPRA.
Tabla 3.4 Datos del pozo obtenidos mediante Software
Figura 3.2 Diseño de direccional de TR
Área de Ingeniería de Diseño PEMEX-UOPRA
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
CAPÍTULO III
RESULTADOS
3.3 Propuesta de una lechada convencional para cementación de TR 7”,
Pozo Constituciones 1136
Normalmente en la elaboración de una lechada de cemento es necesario
conocer las condiciones del pozo; el suelo, etc., factores que son cruciales para
la elaboración de una lechada.
Tomando en cuenta los datos anteriormente mencionados para el pozo
Constituciones 1136 se propuso la elaboración de dos lechadas con
densidades de 1.60 y 1.90 respectivamente para la cementación de dicho
pozo.
3.3.1 Preparación y pruebas de la lechada
• Se
propone la preparación de 77 barriles de lechada 1.60 g/cm3
considerando un 30 % de exceso
• Se verificará que la cantidad de cemento sea
el correcto
para la
operación, así como el tipo de molienda.
• Se verifican los aditivos que se van a utilizar y se pesará la cantidad
correcta de cada uno de ellos.
Todos los aditivos se mezclarán en el agua en el orden siguiente:
1. Antiespumante: Se agregará con precaución, agitándose bien el
recipiente antes de usarse.
2. Inhibidor de arcillas: Se agrega al agua hasta la completa disolución
de los gránulos.
3. Antisedimentante: Se agrega al agua hasta la completa disolución de
los gránulos.
4. Retardador: Se dosificará en el agua
poco a poco evitando
salpicaduras.


CAPÍTULO III
RESULTADOS
5. Extendedor líquido: Se dosificará en el agua poco a poco evitando
salpicaduras.
6. Control de filtrado: Se dosificará en el agua poco a poco evitando
salpicaduras.
7. Control de gas: Se dosificará en el agua
poco a poco evitando
salpicaduras.
Posteriormente se propone la preparación de 22.88 barriles de lechada 1.90
g/cm3 se está considerando un 30 % de exceso.
• Se verificará que la cantidad de cemento sea
el correcto
para la
operación, así como el tipo de molienda.
• Se verifican los aditivos que se van a utilizar y se pesará la cantidad
correcta de cada uno de ellos.
Todos los aditivos se mezclarán en el agua en el orden siguiente:
1. Antiespumante: Se agregará con precaución, agitándose bien el
recipiente antes de usarse.
2. Inhibidor
de arcillas (KCl): Se agrega al agua hasta la completa
disolución de los gránulos.
3. Retardador: Se dosificará en el agua
poco a poco para su mejor
homogenización.
4. Control de filtrado: Se dosificará en el agua poco a poco para que no
se formen grumos.
5. Control de gas: Se dosificará en el agua poco a poco para que no se
formen grumos.
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
CAPÍTULO III
RESULTADOS
NOTA:
Una vez dosificados los productos se circulará por 15 min para la completa
homogeneización de la mezcla de aditivos con el agua
Tabla 3.5. Informe de laboratorio, ficha técnica del pozo.
Preparación de una lechada convencional 1.60 gr/cm3
INFORME DE LABORATORIO
Pozo: Constituciones
1136
Profundidad: 2021
md/1997 mv
Operación: TR 7
Muestra: Laboratorio
Cemento: Apasco
Molienda: 025-P
Agua de: Laboratorio
T.E.F. (BHST) 86ºC 2021
md/1997mv
Grad. Térmico:
1.60ºF/100ft2
Tempº. Consist. Atmosf:
60ºC 140.0 ºF
Cédula: 9.7 CSG. WELL
SIM. TEST
Temp. De prueba
(BHCT): 60ºC
Presión de prueba:
4, 700 psi
Consistómetro: IMP
Fecha: 01/05/11
Agua: 39.06 L/saco
Rendimiento: 56.95
L/saco
Densidad de lechada:
1.60 gr/cm3
Tiempo Bombeable:
03.20 hr:min


CAPÍTULO III
RESULTADOS
Tabla 3.6 Resultados de Reologias, pérdida por filtrado y agua libre.
PROPIEDADES REOLOGICAS
PÉRDIDA POR FILTRADO
Lect. 300
83
Tiempo (min)
29.5
Lect. 200
64
Volumen (mL)
30
Lect. 100
Lect. 6
Lect. 3
V.P. (cp)
Y.P.(lb/100ft2)
42
*
*
62
22
Q30(mL)
59
AGUA LIBRE
Volumen (mL)
Tabla 3.7 Diseño de
lechada
0
Tabla 3.8 % de aditivos
sólidos
%
DISEÑO DE LECHADA
Cemento
APASCO
Clase
“H”
ADITIVO SÓLIDO
gramos
Cemento
500
2.00%
KCl
7.82
0.20%
Anticedimentante
1.00
Tabla 3.9 Aditivos líquidos
L/saco
0.20
ADITIVO LIQ.
mL
Antiespumante
2.00
liquido
0.50
Control de gas
5.00
0.65
Control de filtrado 6.50
0.12
Retardador
1.20
0.5
Extendedor
5.00
AGUA PARA MEZCLA (mL):
390.85
ADITIVO LIQUIDO: (mL): 19.70
TOTAL ADITIVO Y AGUA(mL):
410.55


CAPÍTULO III
RESULTADOS
Figura 3.3 Consistencia Bearden 1.60 (Ver anexo pág. 83)
OBSERVACIONES:
Vp= (L300-L100)*1.5
YP= (L300-V)
Q30= cc*2*5.477/t1/2
CÓDIGO DE COLORES
Línea roja: consistencia (Bearden)
Línea azul: Temperatura (ºF)


CAPÍTULO III
RESULTADOS
Tabla 3.10 Resistencia compresiva
RESISTENCIA COMPRESIVA
INFORMACION LECHADA
Pozo: Constituciones 1136
Profundidad (m): 2021 m d/1997
Operación: TR7
Densidad lechada (g/mL): 1.60
Cemento: APASCO
Tipo: “H”
Molienda No: 025-p APASCO
CONDICIONES DE PRUEBA
Pedido muestreo: 30 segundos
Tipo algoritmo: Tipo B
Celda UCA No: 373L
Temperatura de prueba (ºF): 140
Presión de prueba (Psi): 3000
Tiempo de tránsito inicial
(microseg/in) 16.72
Tiempo de tránsito final (microseg/in):
9.4
Tabla 3.11 Tiempo/
Resistencia
HORA
02:27:30
02:39:00
03:13:00
03:52:30
04:31:00
05:11:30
06:42:00
07:37:30
08:36:30
12:00:30
14:07:00
18:27:00
19:15:00
RESISTENCIA
COMPRESIVA
(PSI)
1
10
50
100
151
200
300
350
401
500
601
701
714
Figura 3.4 Resistencia compresiva 1.60
(Ver anexo pág. 84)


CAPÍTULO III
RESULTADOS
Tabla 3.12 Preparación de una lechada convencional 1.90 g/cm3
Pozo: Constituciones
1136
Profundidad: 2021
md/1997 mv
Operación: TR 7
Muestra: Laboratorio
Cemento: APASCO
Molienda: 025-P
Agua de: Laboratorio
Tabla 3.13 Diseño de
lechada
DISEÑO DE LECHADA
Cemento
APASCO
Clase
“H”
INFORME DE LABORATORIO
T.E.F. (BHST) 86ºC
Fecha: 01/05/11
2021.0 Mts.
Gradiente. Térmico:
Agua: 20.79 L/saco
1.60ºF/100ft2
Tempº. Consistometro.
Rendimiento: 37.93
Atmosferico: 60ºC 140.0
L/saco
ºF
Cédula: 9.7 CSG. WELL
Densidad de lechada:
SIM. TEST
1.90 gr/cm3
Temp. De prueba
(BHCT): 86ºC
Tiempo Bombeable:
03.25 hr:min
Presión de prueba: 4,
700 psi
Consistómetro: IMP
Tabla 3.14 % de aditivos
sólidos
%
2.00
ADITIVO
SOLIDO
Cemento
KCl
gramos
800
6.65


CAPÍTULO III
RESULTADOS
Tabla 3.15 Resultados Reologias, perdida por filtrado y agua libre.
PROPIEDADES REOLÓGICAS
PÉRDIDA POR FILTRADO
Lect. 300
150
Tiempo (min)
30
Lect. 200
110
Volumen (mL)
25
Lect. 100
65
Q30(mL)
50
Lect. 6
Lect. 3
V.P. (cp)
Y.P.(lb/100ft2)
*
*
128
23
AGUA LIBRE
0
Volumen (mL)
3.16 Aditivos líquidos
L/saco
Aditivos líquidos
mL
0.20
0.40
0.60
Antiespumante
Control de gas
Control de filtrado
3.20
6.40
9.60
0.15
Retardador
2.40
AGUA PARA MEZCLA (mL): 332.64
ADITIVO LÍQUIDO: (mL): 21.60
TOTAL ADITIVO Y AGUA(mL): 354.24


CAPÍTULO III
RESULTADOS
Figura 3.5. Consistencia Bearden 1.90
(Ver anexo pág. 85)


CAPÍTULO III
RESULTADOS
Tabla 3.17 RESISTENCIA COMPRESIVA
INFORMACION LECHADA
Pozo: Constituciones 1136
Profundidad (m): 2021 m d/1997
Operación: TR7
Densidad lechada (g/mL): 1.90
Cemento: APASCO
Tipo: “H”
Molienda No: 025-p APASCO
CONDICIONES DE PRUEBA
Pedido muestreo: 30 segundos
Tipo algoritmo: Tipo B
Celda UCA No: 373L
Temperatura de prueba (ºF): 140
Presión de prueba (Psi): 3000
Tiempo de tránsito inicial
(microseg/in) 16.72
Tiempo de tránsito final (microseg/in):
9.4
Tabla 3.18 Tiempo /
Resistencia compresiva
HORA
02:45:00
02:49:30
03:02:30
03:14:30
03:26:00
03:37:00
04:00:00
04:22:00
05:46:30
06:16:00
06:49:30
07:31:30
08:18:00
09:13:30
10:13:00
11:21:00
12:41:00
14:12:30
16:11:00
18:34:30
20:17:00
RESISTENCIA
COMPRESIVA
(PSI)
1
10
50
100
151
200
302
400
500
600
700
802
900
1003
1101
1202
1302
1401
1503
1600
1652
Figura 3.6 Resistencia compresiva
lechada 1.90 (ver anexo pag. 82)
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CAPÍTULO III
RESULTADOS
3.3.2Diseño de una lechada con Fibra de Polipropileno y Resina de
Poliuretano
LECHADA DE CEMENTO
DENSIDAD 1.60 g/cm3
216 sacos de cemento
incluye 30% exceso
TIEMPO
BOMBEABLE
3:20 hora: min
Tabla 3.19 ADITIVOS QUÍMICOS REQUERIDOS PARA LA LECHADA DE
CEMENTO:
CANTIDAD
REQUERIDA
ADITIVOS
CONCENTRACIÓN
Antiespumante
0.20 L/saco
43.2 LITROS
Control De Gas
0.50 L/saco
108 LITROS
Control De
Filtrado
Retardador
0.65 L/saco
140.4 LITROS
25.92 LITROS
0.12 L/saco
Extendedor
Antisedimentante
Kcl (Inhibidor De
Arcillas)
108 LITROS
0.5 L/saco
0.2%
21.6 KILOS
168.8 KILOS
2%
% PA: PORCENTAJE PESO AGUA
% PC: PORCENTAJE PESO CEMENTO
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CAPÍTULO III
RESULTADOS
LECHADA DE CEMENTO
DENSIDAD 1.90 g/cm3
96 Sacos de cemento
incluye 30% exc.
TIEMPO
BOMBEABLE
3:25 Hora:min
Tabla 3.20 ADITIVOS QUÍMICOS REQUERIDOS PARA LA LECHADA DE
CEMENTO:
CANTIDAD
REQUERIDA
ADITIVOS
CONCENTRACIÓN
Antiespumante
0.2 L/saco
19.2 LITROS
0.4 L/saco
38.4 LITROS
0.60 L/saco
57.6 LITROS
0.15 L/saco
14.44 LITROS
2.0%
39.88 KILOS
Control de gas
Control de
filtrado
Retardador
KCl (inhibidor
de arcillas)
% PA: PORCENTAJE PESO AGUA
% PC: PORCENTAJE PESO CEMENTO
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CAPÍTULO III
RESULTADOS
3.3.2.1 Preparación de una lechada con Fibra de Polipropileno y Resina de
Poliuretano
La lechada de cemento es mezclada en concordancia a la norma API RP 10B;
con el procedimiento anteriormente mencionado. Durante las pruebas, la única
excepción sucede al adicionar las fibras de polipropileno. La integridad de la
fibra es susceptible a ser dañada por las cuchillas en el interior del Mixer. Por
consiguiente, son añadidas a la lechada una vez que esta ha sido mezclada.
Al añadir las fibras mezclar a mano con una espátula o a 200-500 rpm. Como
alternativa, el viscosímetro de Fann 35 se puede utilizar con las fibras en la
mezcla seca.
La resina de poliuretano al encontrarse en estado líquido, no ocasiona ningún
problema; por lo cual no existen especificaciones para adicionarla a la mezcla.
Figura 3.7. Mezcla de cemento
Una vez obtenida una mezcla homogénea se procede a realizar las pruebas
pertinentes para la determinación de valores, los cuales se tomaron como
referencia para realizar una comparación de la lechada experimental con la
lechada convencional.
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CAPÍTULO III
RESULTADOS
OBTENCION DE REOLOGÍAS
Para obtener los datos reológicos se coloca una porción de la lechada en la
copa del Viscosímetro Fann hasta la marca establecida, se enciende el motor y
se adecua la velocidad para realizar la pertinente lectura. En este caso las
lecturas se realizaron a 600, 300, 200, 100, 6 y 3 rpm.
En algunos casos es necesario modificar la temperatura de la muestra, por lo
cual se utiliza como apoyo un consistómetro para elevar la temperatura de
acuerdo a las características del pozo previamente especificadas. En este caso
las reologías se toman a temperatura de fondo circulante.
Las lecturas obtenidas del viscosímetro son las siguientes:
Tabla 3.21 Resultado de Reologías, Pérdida de Filtrado y Agua Libre
PROPIEDADES
REOLÓGICAS
A TEMP. DE FONDO
(86º)
Lect. 300
169
Lect. 200
132
Lect. 100
Lect. 6
Lect. 3
V.P. (cp)
80
*
*
134
PÉRDIDA POR
FILTRADO
Tiempo
(min)
Volumen
(mL)
Q30(mL)
30
19
38
AGUA LIBRE
0
Volumen
(mL)
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
CAPÍTULO III
RESULTADOS
Figura 3.8 y 3.9 Lectura de reologías
OBSERVACIONES:
Vp= (L300-L100)*1.5
YP= (L300-V)
Q30= cc*2*5.477/t1/2
CÓDIGO DE COLORES
Línea roja: consistencia (Bearden)
Línea azul: Temperatura (ºF)
OBTENCIÓN DE RESULTADOS EN PRUEBA DE PÉRDIDA DE FILTRADO
Una vez obtenidas las reologías, podemos realizar la prueba de pérdida de
filtrado, utilizando el Filtro prensa Fann, en donde se vació la lechada dentro de
la copa hasta la marca establecida, posteriormente se sello y se presurizó con
nitrógeno.
NOTA:
Es de importante cuidado tomar las medidas necesarias para el manejo de este
instrumento, ya que el no tener los conocimientos adecuados se podría sufrir
un grave accidente.
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CAPÍTULO III
RESULTADOS
Figura 3.10 Prueba de Pérdida de filtrado
OBTENCIÓN DE RESULTADOS DE TIEMPO BOMBEABLE
De acuerdo con los datos del pozo se tiene que la temperatura y presión
juegan un importante papel para la realización de la prueba de tiempo
bombeable.
Se toma una muestra de la lechada de cemento y se vacia en la copa hasta
derramar, posteriormente se cierra la copa. Cabe mencionar que es de vital
importancia cerrar adecuadamente la misma ya que se manejan altas
presiones.
Posteriormente se programa el equipo con el software de la computadora el
cual nos arrojó los datos necesarios de consistencia (Seguir las instrucciones
ya antes mencionadas para la ejecucion de la prueba).
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CAPÍTULO III
RESULTADOS
Tabla 3.22 Informe de laboratorio, ficha técnica del pozo.
Preparación de una lechada convencional 1.90 g/cm3
INFORME DE LABORATORIO
Pozo: Constituciones
T.E.F. (BHST) 86ºC 2021 Fecha: 01/05/11
1136
md/1997mv
Profundidad: 2021
Grad. Térmico:
Agua: 39.06 L/saco
md/1997 mv
1.60ºF/100ft2
Operación: TR 7
Tempº. Consist. Atmosf: Rendimiento: 56.95
60ºC 140.0 ºF
L/saco
Muestra: Laboratorio
Cédula: 9.7 CSG. WELL Densidad de lechada:
SIM. TEST
1.90 g/cm3
Cemento: Apasco
Temp. De prueba
Tiempo Bombeable:
(BHCT): 60ºC
03.20 hr:min
Molienda: 025-P
Presión de prueba:
4, 700 psi
Agua de: Laboratorio
Consistómetro: IMP
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CAPÍTULO III
RESULTADOS
Los resultados obtenidos por medio del software han sido graficados
Figura 3.11 Gráfica de Consistencia Bearden 1.90
(Ver anexo pag.81)
OBTENCION DE RESULTADOS PARA PRUEBA DE ESFUERZO
COMPRESIVO
Para la realización de la prueba de Esfuerzo compresivo es necesaria una
muestra de la lechada de cemento. Se vacia la muestra en una de las copas de
la UCA (Ultrasonic Cement Analyzer) hasta la marca establecida y
posteriormente se cierra a presión.
Se configura la copa con el software de la computadora para obtener los
resultados gráficamente.
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CAPÍTULO III
RESULTADOS
NOTA:
Seguir el procedimiento de acuerdo a las normas y procedimiento establecidos
con anterioridad.
De acuerdo con los datos del pozo se tiene:
Tabla 3.23 RESISTENCIA COMPRESIVA
INFORMACION LECHADA
Pozo: Constituciones 1136
Profundidad (m): 2021 m d/1997
Operación: TR 7”
Densidad lechada (g/mL): 1.90
Cemento: APASCO
Tipo: “H”
Molienda No: 025-p APASCO
CONDICIONES DE PRUEBA
Pedido muestreo: 30 segundos
Tipo algoritmo: Tipo B
Celda UCA No: 374L
Temperatura de prueba (ºF): 140
Presión de prueba (Psi): 3000
Tiempo de tránsito inicial
(microseg/in) 16.72
Tiempo de tránsito final (microseg/in):
9.4
e
Tabla 3.24 Tiempo/
Resistencia Compresiva
HORA
02:55:00
03:44:30
04:20:00
04:52:30
05:23:30
05:55:00
06:28:00
07:03:30
07:44:30
08:26:30
09:09:30
10:42:00
13:28:00
14:34:30
15:42:00
17:00:00
19:45:00
22:50:30
26:17:30
RESISTENCIA
COMPRESIVA
(PSI)
1
100
200
301
401
501
601
700
802
903
1002
1200
1500
1603
1701
1806
2005
2202
2383
Figura 3.12 Resistencia Compresiva
1.90
(Ver anexo pág. 80) 

CAPÍTULO III
RESULTADOS
3.4 Análisis económico
De acuerdo al estudio realizado del pozo y haciendo un análisis comparativo
entre una cementación convencional y una con la nueva alternativa se obtienen
las siguientes tablas:
Tabla 3.25. Costo de cementación convencional
Precio
(USD/ft)
Longitud
(ft)
Costo
de
diseño
(USD)
Precio de
cemento
($/sk)
Cantidad
de sacos
Costo de
cemento
(USD)
Costo
de
aditivos
Total
(Dls)
42.53
78.72
3346.9
27.2
96
2611.2
2435
8392.3
Tabla 3.26 Costo aproximado de la nueva alternativa de cementación
Precio
(USD/ft)
Longitud
(ft)
Costo
de
diseño
(USD)
Precio de
cemento
($/sk)
Cantidad
de sacos
Costo de
cemento
(USD)
Costo
de
aditivos
Total
(Dls)
42.53
78.72
3346.9
27.2
96
2611.2
2952.9
8910.1
Obteniéndo de esta manera la siguiente conclusión:
La nueva alternativa propuesta para la cementación de pozos, resultó un poco
más elevada en costos, sin embargo cabe destacar que la cantidad es minima
en comparación con las pérdidas que se pueden presentar en un futuro.
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
CAPÍTULO III
RESULTADOS
3.5 Comparación de las Propiedades de una lechada convencional y una
con la nueva alternativa
De acuerdo con los datos obtenidos a lo largo de las pruebas realizadas dentro
del
laboratorio
de
cementaciones
obtenemos
la
siguiente
tabla
de
comparaciones:
Tabla.3.25 Comparación de propiedades de una lechada convencional y una
lechada con fibra de polipropileno y resina de poliuretano
Muestra
BHCT
Lechada
1.90
convecional
Lechada
1.90
experimental
86º
86º
Tabla de comparación
Resistencia Módulo
a la
de Young
compresión
1.79E+06
1652
2383
1.27E+06
Relación
de
Poisson
0.123
Tiempo
bombeable
0.134
03:20:00
03:25:00

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CONCLUSIONES
Después de realizar una extensa investigación acerca de la cementación y sus
fallas recurrentes y llevando a cabo las pruebas pertinentes se concluye con el
objetivo de este trabajo recepcional, el cual resulto exitoso.
Para conseguir que el cemento una vez que se encuentre colocado en el espacio
anular cuente con un bajo módulo de Young y una alta relación de Poisson se le
añadieron 2 aditivos previamente mencionados; cabe mencionar que no siempre
es una buena opción ya que se requiere tomar en cuenta las condiciones del pozo
donde se planea implementar la utilización de estos aditivos.
Se dice que si el módulo de Young del cemento es más alto que el de la
formación, éste se cuarteará cuando la presión o la temperatura en el interior del
casing incremente.
La composición del cemento es un factor importante para la aparición de la
deformación plástica bajo condiciones de esfuerzo cíclico, por lo que la
introducción de nuevas alternativas parece imprescindible para alargar la vida del
pozo y a su vez reducir el riesgo de que el cemento falle y así lograr la meta de
producir hidrocarburos de manera segura y rentable.
La fuerza compresiva de un cemento, el cual es usado tradicionalmente como un
indicador cualitativo, no es suficiente para decidir si debería ser colocado para
aislar efectivamente un pozo. Otras propiedades mecánicas como el módulo de
Young, la relación de Poisson y la fuerza de tensión son también requeridas al
momento de elegir el mejor cemento a ser utilizado para aislar un pozo.
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Al garantizar la elaboración de una lechada exitosa, se reduce el riesgo de
cementación remedial con lo cual la producción empieza inmediatamente; así
mismo se tendrá un retorno temprano de la inversión lo que permitirá que se
generen dividendos e intereses para la compañía operadora a corto plazo.
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GLOSARIO
Equipo de perforación: Los principales elementos que conforman un equipo de
perforación.
Emulsión: Líquido constituido por dos sustancias inmiscibles, una de las cuales
se halla dispuesta en la otra en forma de pequeñas gotas. El fluido de perforación
es, generalmente una emulsión agua-aceite.
Emulsión inversa: emulsión donde la fase dispersa es agua y la fase dispersante
es aceite.
Torre de perforación o taladro: Es una estructura metálica en la que se
concentra prácticamente todo el trabajo de perforación.
Tubería o "sarta" de perforación: Son los tubos de acero que se van uniendo a
medida que avanza la perforación.
Brocas: Son las que perforan el subsuelo y permiten la apertura del pozo.
Malacate: Es la unidad que enrolla y desenrolla el cable de acero con el cual se
baja y se levanta la "sarta" de perforación y soporta el peso de la misma.
Sistema de lodos: Es el que prepara, almacena, bombea, inyecta y circula
permanentemente un lodo de perforación que cumple varios objetivos: lubrica la
broca, sostiene las paredes del pozo y saca a la superficie el material sólido que
se va perforando.
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Sistema de cementación: Es el que prepara e inyecta un cemento especial con
el cual se pegan a las paredes del pozo tubos de acero que componen el
revestimiento del mismo.
Motores: Es el conjunto de unidades que imprimen la fuerza motriz que requiere
todo el proceso de perforación.
API: American Petroleum Institute. (Instituto Americano del Petróleo)
BAPD: Barriles de Agua por Día
BHCT: (Bottomhole Circulating Temperature) Temperatura de fondo circulante
BHST: (Bottomhole Static Temperature) Temperatura de fondo estática
Bls: Barriles
BPPD: Barriles de Petróleo por Día
BSW: Basic Sediments and water (sedimentos basicos y agua)
BWOC: Bulk weight of Cement (peso a granel de cemento)
ECD: Equivalent Circulation Density (Densidad Equivalente de Circulación)
LEAD: Lechada de cemento liviana o de tope.
MD: Measured depth (medida de profundidad)
OBM: Oil Based Mud (lodo base aceite)
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PCS: Pies Cúbicos estandar
PSI: Pound per square inch. (Libra por Pulgada Cuadrada)
TAIL: Lechada de cemento pesada o de fondo.
TVD: Total vertical depth (profundidad vertical total)
WBM: Water Based Mud (lodo base agua)
WOC: Weight of Cement (peso de cemento)
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ANEXOS
Gráfica Resistencia Compresiva lechada 1.90
Lechada experimental

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Gráfica consistencia Bearden lechada 1.90
Lechada experimental

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
Gráfica Resistencia Compresiva lechada 1.90
Lechada convencional

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
Gráfica consistencia Bearden lechada 1.60
Lechada convencional

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
Gráfica Resistencia Compresiva lechada 1.60
Lechada convencional



Gráfica consistencia Bearden 1.90
Lechada convencional

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Diagrama de proceso en seco

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








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Diagrama de proceso en húmedo

















Bibliografía
[1]Mecánica de suelos y cementaciones sexta edición
Editorial Limusa
Crespo Villalaz
[2]Hormigón Armado 14ª Edición basada en la EHE ajustada al código modelo
y al eurocódigo.
Editorial Gustavo Gili, SA
Pedro Jiménez Montoya
Álvaro García Meseguer
Francisco Morán Cabré
[3]Deformable bodies and their material behavior
Henry W. Haslach, Jr.
Ronald W. Armstrong
Editorial John Wiley & Sons, Inc.
[4]Ciencia e ingenieria de los materiales 4ª edición
Donald R. Askeland
Pradeep P. Phulé
Cengage Learning Editores, S.A. de C. V.
[5]Cementing
Dwight K. Smith
Society of Petroleum Engineers
[6]Manual para especialistas en fluidos de control.
[7] Energy Halliburton Cementing Manual


