Pruebas Pruebas de de Laboratorio Laboratorio para los Cementos para los Cementos
Programa Programa de de Entrenamiento Entrenamiento
Acelerado para Supervisores Acelerado para Supervisores de de Pozo Pozo
Funciones Funciones del del laboratorio laboratorio
• • Evaluación Evaluación del del Desempeño Desempeño de de las las lechadas lechadas
n n Fase Fase del del Diseño Diseño de la de la Lechada Lechada
La La medición medición de de ciertas características ciertas características de la de la lechada bajo lechada bajo ciertas condiciones ciertas condiciones de de fondo fondo de de pozo pozo. .
n n Fase Fase de de Ejecución Ejecución
Seguir Seguir la la preparación preparación del material del material mezclado mezclado
n n Análisis cuantitativo Análisis cuantitativo o o cualitativo cualitativo de de los componentes los componentes de la de la lechada lechada antes de antes de que ésta que ésta sea sea mezclada mezclada. .
Cemento Cemento
Aditivos Aditivos
Fluido Fluido de de Mezcla Mezcla
Evaluación
Evaluación del del
Desempeño Desempeño -- Lechadas Lechadas
• • Regido por Regido por el el comité comité de la API de la API sobre sobre la “ la “Estandarización Estandarización de de Cementos Cementos de de Pozos Pozos de de Petróleo Petróleo” (Com. 10) ” (Com. 10)
• • La La publicación consiste publicación consiste de lo de lo siguiente siguiente: :
n n Pruebas Pruebas de de especificación para lechadas especificación para lechadas de de cemento puro cemento puro
n n Procedimientos Procedimientos de de examinación operacional para todas las examinación operacional para todas las lechdas lechdas
• • Procedimientos diseñados para simular las condiciones Procedimientos diseñados para simular las condiciones en el en el fondo fondo de un de un pozo pozo
n n Presión Presión
n n Temperatura Temperatura
Evaluación Evaluación de de Espaciadores Espaciadores y y Lavadores Lavadores
• • Evaluación Evaluación del del efecto efecto de de limpieza limpieza
• • Compatibilidad Compatibilidad con el con el Cemento Cemento
n n Tiempo Tiempo de de Espesamiento Espesamiento
n n Pérdida Pérdida de de Fluido Fluido
n n Fuerza Compresiva Fuerza Compresiva
n n Reología Reología
• • Efectos sobre Efectos sobre el el lodo lodo
n n Reología Reología etc. etc.
Caracterización Química Caracterización Química
Se Se examinan cuatro tipos examinan cuatro tipos de de muestras muestras: :
• • Polvo Polvo de de Cemento Cemento
n n C C3 3A, C A, C3 3S, C2S, C S, C2S, C4 4AF y AF y Yeso Yeso
• • Cemento Seco Mezclado Cemento Seco Mezclado
n n Consistencia Consistencia
• • Cemento Fraguado Cemento Fraguado
• • Agua Agua de la de la mezcla mezcla
Preparación Preparación de la de la Muestra Muestra
Preparación Preparación de la de la Muestra Muestra
• • Obtención Obtención de la de la muestra muestra
n n Antes del Antes del envío envío
• • No se No se debe utilizar ningún aditivo que debe utilizar ningún aditivo que no se no se encuentre encuentre en en las las muestras muestras de campo de campo verdaderas verdaderas
• • Procedimientos Procedimientos de de muestra muestra y y manipulación manipulación
n n SPEC 10 SPEC 10 Sección Sección 3 3
Diseño Diseño de la de la Lechada Lechada
Características Características de la de la Lechada Lechada
• • Agua Libre Agua Libre & & Sedimentación Sedimentación de la de la Lechada Lechada
n n Separación Separación del del agua agua de de una lechada estática una lechada estática
n n Se Se mueve hacia arriba mueve hacia arriba, se , se acumula acumula en en bolsas bolsas o en la o en la cima cima de la de la columna columna de de cemento cemento. .
n n El El resultado es resultado es un un aislamiento incompleto aislamiento incompleto de la de la zona zona
• • Densidad Densidad
n n Equilibrio Equilibrio de de las presiones debajo las presiones debajo de la de la superficie superficie
n n Fuerza Fuerza final del final del cemento cemento
Características Características de la de la Lechada Lechada --
• • Bombeabilidad Bombeabilidad ( (Consistencia Consistencia de la de la Lechada Lechada) )
n n Período Período de de tiempo durante tiempo durante el el cual cual la la lechada permanece lechada permanece en en un un estado líquido bombeable estado líquido bombeable ( (Tiempo Tiempo del del Trabajo Trabajo + 1.5 + 1.5 veces veces o 2 o 2 Horas Horas) )
• • Pérdida Pérdida de de Fluido Fluido
n n Deshidratación Deshidratación de la de la lechada durante lechada durante la la fase fase de de colocación colocación
• • Reología Reología
n n Modelaje Modelaje del del flujo flujo de la de la lechada lechada
Características Características del del Cemento Fraguado Cemento Fraguado
• • Adherencia Adherencia
n n Cemento Cemento- Revestidor & Revestidor & Cemento Cemento- Formación Formación
• • Resistencia Resistencia a a los Sulfatos los Sulfatos
n n Reacción Reacción a a los sulfatos los sulfatos de de magnesio magnesio y y sódio sódio; ; pérdida pérdida de la de la fuerza fuerza de de compresión compresión agrietamiento bajo estrés agrietamiento bajo estrés
• • Retrogresión Retrogresión de la de la Fuerza Fuerza
n n Desestabilizacion Desestabilizacion del del Cemento por encima Cemento por encima de >230 de >230o o F. F.
• • Permeabilidad Permeabilidad
n n Lechadas livianas Lechadas livianas
Flujograma Flujograma de de Pruebas Pruebas
SOLICITUD DE PRUEBAS
REOLOGIA DENSIDAD
AGUA LIBRE FILTRADO
COMPATIBILIDAD CEMENTO-ESPAC-LODO
TIEMPO DE FRAGUE
RESISTENCIA A LA COMPRESION
REPORTE DE LABORATORIO
Procedimientos Procedimientos & & Equipos Equipos de de
Laboratorio Laboratorio
Solicitud Solicitud de de Análisis Análisis de de Laboratorio Laboratorio
• • Sometido Sometido a la a la formulación formulación de la de la lechada lechada de de cemento requerida cemento requerida por por el el laboratorio laboratorio
• • Designar los aditivos necesarios para Designar los aditivos necesarios para la la lechada lechada
• • Solicitar parámetros específicos Solicitar parámetros específicos de de ejecucion ejecucion: :
n n Densidad Densidad
n n Reología Reología ( (Viscosidad Plástica Viscosidad Plástica & & Punto Punto de de Rendimiento Rendimiento) )
n n Pérdida Pérdida de de Fluido Fluido
n n Tiempo Tiempo de de Espesamiento Espesamiento
n n Agua Libre Agua Libre
• • Suministrar toda Suministrar toda la la información sobre los parámetro información sobre los parámetro del del pozo pozo
n n Tipo Tipo de de Trabajo Trabajo, , Profundidad Profundidad, , tipo dea agua tipo dea agua de de mezcla mezcla & & BHT, etc. BHT, etc.
Cálculo Cálculo de la de la Muestra Muestra
• • El El volumen volumen de la de la muestra muestra de de lechada es lechada es 600 ml 600 ml
• • Tomar Tomar en en consideración consideración la la siguiente lechada compuesta siguiente lechada compuesta de: de:
n n Cemento Cemento de de Clase Clase G 44% de G 44% de agua agua
• • Calcular para Calcular para 600 ml 600 ml
Preparación Preparación de la de la Lechada Lechada
• • Se Se Mezcla Mezcla con con una equipo una equipo de alto de alto esfuerzo esfuerzo de de corte corte ( (Waring Waring Blender) Blender)
n n Dos Dos velocidades velocidades de de rotación rotación
4000 RPM 4000 RPM
12000 RPM 12000 RPM
• • El El Agua Agua y y los Aditivos Líquidos los Aditivos Líquidos se se mezclan primero mezclan primero
• • Añadir Cemento Añadir Cemento / / Sólidos Sólidos a a una velocidad una velocidad de 4000 rpm (15 de 4000 rpm (15 segundos segundos) )
• • 12,000 RPM 12,000 RPM por por 35 35 segundos segundos
• • El El procedimiento procedimiento de de mezclado mezclado no no es conveniente es conveniente en en los los siguientes siguientes casos casos: :
n n Microesferas Microesferas (D124) (D124)
n n Nitrógeno Nitrógeno ( (Lechadas Lechadas de espuma) de espuma)
Pruebas Pruebas de de Lechada Lechada
• • Medición Medición de la de la Densidad Densidad
n n Medido Medido con con una Balanza Presurizada una Balanza Presurizada
n n Las Las unidades unidades de de medición medición son son ppg ppg, Kg/m , Kg/m3 3, SG , SG
• • Prueba Prueba de de Agua Libre Agua Libre (API spec. 10 (API spec. 10 sección sección 6) 6)
n n La La lechada es colocada lechada es colocada en en una probeta una probeta de de vidrio vidrio
Graduada Graduada de 250 ml de 250 ml
n n El El agua libre agua libre en ml, se en ml, se mide luego mide luego de 2 de 2 horas horas
Pruebas Pruebas de de lechada lechada -- cont. cont.
Prueba de Pérdida de Fluido
• • Simula Simula la la cantidad cantidad de de filtrado pérdido bajo presión frente filtrado pérdido bajo presión frente a a una una formación formación permeable permeable
•
• Existen Existen dos dos tipos tipos de de prensa prensa de de filtro filtro: :
n n De De baja presión baja presión (100 (100 psi psi) )
n n HPHT, de HPHT, de alta presión alta presión, de , de alta temperatura alta temperatura (1000 (1000 psi psi) )
•
• El HPHT El HPHT es usado para los Pruebas es usado para los Pruebas de de lechada lechada ( (simula las condiciones simula las condiciones de de fondo fondo de de pozo pozo) )
•
• La La formación formación permeable permeable es simulada por una malla es simulada por una malla de 325 mesh 325 mesh
n n Con Con Respaldo Respaldo de de una malla una malla 60 mesh 60 mesh
•
• Parámetros Parámetros de la de la Prueba Prueba / / Entrega Entrega de de informes informes
Pérdida Pérdida del del Filtrado Filtrado
• • Para Para las lechadas que las lechadas que se se deshidratan deshidratan en en menos menos de 30 de 30 minutos minutos, el valor de , el valor de Pérdida Pérdida de de Fluido Fluido se se obtiene obtiene mediante mediante: :
n n Relación Relación
F 30 F 30 = = Ft Ft 5.477 5.477 tt
F30 F30 = = Filtrato Filtrato a 30 a 30 minutos minutos tes tes
Ft Ft = = Filtrato Filtrato a a Tiempo Tiempo
t t = = Tiempo Tiempo en en minutos minutos
n n Simple Simple cálculo cálculo = F =
Pruebas Pruebas de de Lechada Lechada -- cont. cont.
Reología
• • Calculada mediante Calculada mediante la la correlación entre correlación entre el el estrés estrés del del corte corte y la y la tasa tasa de de corte corte
• • Examinado Examinado con el con el Viscosímetro Rotacional Viscosímetro Rotacional (FANN 53) (FANN 53)
n n Velocidad rotacional Velocidad rotacional ( (Tasa Tasa de de corte corte) )
300 RPM 300 RPM
200 RPM 200 RPM
100 RPM 100 RPM
60 RPM 60 RPM
30 RPM 30 RPM
• • La La velocidad velocidad de 600 RPM no de 600 RPM no es utilizada es utilizada. .
Reología Reología
• • Las Las lecturas lecturas de 6 RPM y 3 RPM son de 6 RPM y 3 RPM son omitidas omitidas. .
• • La La lectura lectura de 3 RPM se de 3 RPM se utiliza para determinar utiliza para determinar la la fuerza fuerza del gel del gel fluido fluido a: a:
n n 10 10 segundos segundos & 10 & 10 minutos minutos
Copa de la Lechada BOB (Estacionario) Manga rotacional
Pruebas Pruebas de de Lechada Lechada -- cont.
Tiempo de Espesamiento
cont.
Determinar Determinar el el tiempo durante tiempo durante el el cual cual la la lechada lechada se se mantiene mantiene en en estado estado fluido fluido
• • El El consistómetro presurizado simula consistómetro presurizado simula: :
n n La La temperatura temperatura
n n La La presión presión
•
• La La unidad unidad de de medición es medición es la la unidad unidad de de consistencia Beardon consistencia Beardon (BC) (BC)
• • Límite Límite superior de superior de fluido fluido (API) 100 BC (API) 100 BC
Programas Programas API API
• • Cambios Cambios de de Presión Presión y y Temperatura Temperatura
• • Efecto sobre Efecto sobre el el Tiempo Tiempo de de Espesamiento Espesamiento
• • Evaluación Realista Evaluación Realista del del Laboratorio Laboratorio
• • Simulación por Computadora Simulación por Computadora ( (CemCADE CemCADE) )
•
• Instrumentación Nueva Instrumentación Nueva
Curva Curva del del Tiempo Tiempo de de Espesamiento Espesamiento
Tiempo Tiempo (min) (min) Temperatura Temperatura F F
Pruebas Pruebas de de Lechada Lechada -- cont. cont.
Fuerza Compresiva Fuerza Compresiva
• • Fuerza Fuerza del del cemento fraguado bajo condiciones cemento fraguado bajo condiciones de de fondo fondo de de pozo pozo
• • Equipo Equipo: :
n n Baño Baño de de Curado Curado ( (Presión Presión ATM & 82 ATM & 82o oC) C)
n n Cámara Cámara de de Curado Curado (3000 (3000 psi psi & 193 & 193o oC) C)
• • Procedimiento Procedimiento
• • Unidad Unidad de de Medición Medición
• • Otros métodos Otros métodos
Resistencia Resistencia a la a la Compresión Compresión
• • Pobre Pobre protección protección contra contra las las fuerzas fuerzas laterales laterales
Sistema Estable
Sistema Inestable
Compatibilidad Compatibilidad de de Fluidos Fluidos
LAM LAM
Compatibilidad Compatibilidad de de Fluidos Fluidos
• • API Spec. 10 API Spec. 10 contiene los procedimientos para medir contiene los procedimientos para medir la la compatibilidad compatibilidad de de los fluidos los fluidos. .
• • Los Los effectos effectos de un de un espaciador espaciador o o Lavador Químico Lavador Químico son son investigados investigados. .
Compatibilidad Compatibilidad de de Fluidos Fluidos
La La compatibilidad está determinada por compatibilidad está determinada por: :
•
• Comparando las lecturas Comparando las lecturas del del Fann Fann de de diferentes velocidades diferentes velocidades con con lecturas lecturas del del Fann Fann de de una lechada una lechada base de base de cemento cemento. .
•
• Comparando las lecturas Comparando las lecturas del del Fann Fann de de diferentes velocidades diferentes velocidades con con lecturas lecturas del del Fann Fann de un de un espaciador espaciador base. base.
Compatibilidad Compatibilidad de de Fluidos Fluidos
•• Fluidos Fluidos compatibles compatibles resultan resultan en en lecturas lecturas del del Fann Fann similares similares
•• Diferencias incongruentes entre los resultados Diferencias incongruentes entre los resultados de la de la prueba indicaran incompatibilidad prueba indicaran incompatibilidad
Informe Informe del del Análisis Análisis de de Laboratorio Laboratorio
• • Al Al finalizar finalizar la la formulación formulación y y pruebas pruebas de la de la Lechada Lechada, se , se registran registran los los resultados resultados en un en un informe informe, , que incluye que incluye: :
• • Parte Parte 1 1
n n Información requerida Información requerida
n n Resumen Resumen de de los resultados los resultados
n n Conclusiones Conclusiones y y recomendaciones recomendaciones
• • Parte Parte 2 2
n n Pruebas Pruebas de de Laboratorio Laboratorio y y Resultados Resultados
• • Parte Parte 3 3
n n Apéndice Apéndice. De ser . De ser necesario necesario
Resumen Resumen de de los Procedimientos los Procedimientos de de la la Prueba Prueba
Categoria de la Prueba
Toma de muestras
Preparación de la lechada
Tiempo de espesamiento
Pérdida de Fluido
Fuerza Compresiva
Agua Libre
Permeabilidad
Reología
Fuerza estática del gel
Expansión
Equipo
Toma de muestras de flujo divergente
Mezclador de hélice de 2 velocidades
Consistómetro atmosférico
Consistómetro presurizado
Celda de pérdida de fluido
Baño de agua, cámara de curación
Prensa hidráulica
Cilindro graduado de 250 ml
Permeámetro de agua
Viscosímetro rotacional
Viscosímetro rotacional
Referencia de l Procedimiento
ASTM C702, API SPEC 10 (3)
API SPEC 10 (5)
API SPEC 10 (8)
API SPEC 10 (ap. F)
API SPEC 10 (7)
api spec 10 (6) ap. M
API SPEC 10 (ap. G)
API SPEC 10 (ap. H)
API RP 13B (sección 2)
Molde de barra, mangas cilíndricas ASTM C 151
Comp. del Espaciador/Cem./Lavado
Viscosímetro rotacional, Celda de pérdida de fluido
Consistómetro, prensa hidráulica
API SPEC 10 (ap. P)
Análisis de Particulas ( C. Portland) Permeámetro PBlaine , ASTM C 204
Análisis Químico de Mezclas Secas Espectrofotometría de la apsorpción UV ASTM C 114
Análisis Químico del Agua de Mezcla Método de químicos mojados
API RP 45
Equipos Equipos de de Prueba Prueba
Waring Blender - Mezclador de Lechadas
Nota:
El Waring Blender imparte mucha más energía de mezcla de la que es usada realmente en el campo, con los equipos de mezcla actuales, por lo tanto las condiciones de mezcla en el campo no son realmente simuladas.
Equipos Equipos de de Prueba Prueba
Balanza Presurizada - Densidad
Una en locación, otra en el Laboratorio
Equipos Equipos de de Prueba Prueba
Viscosímetro Rotacional - Reologia
Resorte de Torsion
Cilindro Interno
Rotor Bob Taza
Equipos Equipos de de Prueba Prueba
Consistómetro - Tiempo de Frague
Atmosferico
Equipos Equipos de de Prueba Prueba
Filtro Prensa - Perdida de Filtrado
HPHT
Baja Presión
Resistencia a la Compresión Equipos Equipos de de Prueba Prueba
