05 pruebas de laboratorio para los cementos

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ProgramaPrograma dede EntrenamientoEntrenamiento
Acelerado para SupervisoresAcelerado para Supervisores dede PozoPozo
PruebasPruebas dede LaboratorioLaboratorio
para los Cementospara los Cementos

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FuncionesFunciones deldel laboratoriolaboratorio
•• EvaluaciónEvaluación deldel DesempeñoDesempeño dede laslas lechadaslechadas
nn FaseFase deldel DiseñoDiseño de lade la LechadaLechada
²²LaLa mediciónmedición dede ciertas característicasciertas características de lade la lechada bajolechada bajo
ciertas condicionesciertas condiciones dede fondofondo dede pozopozo..
nn FaseFase dede EjecuciónEjecución
²²SeguirSeguir lala preparaciónpreparación del materialdel material mezcladomezclado
•• Características QuímicasCaracterísticas Químicas
nn Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo oo cualitativocualitativo dede los componenteslos componentes de lade la
lechadalechada antes deantes de que éstaque ésta seasea mezcladamezclada..
²²CementoCemento
²²AditivosAditivos
²²FluidoFluido dede MezclaMezcla

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EvaluaciónEvaluación deldel DesempeñoDesempeño -- LechadasLechadas
•• Regido porRegido por elel comitécomité de la APIde la API sobresobre la “la “EstandarizaciónEstandarización dede
CementosCementos dede PozosPozos dede PetróleoPetróleo” (Com. 10)” (Com. 10)
•• LaLa publicación consistepublicación consiste de lode lo siguientesiguiente::
nn PruebasPruebas dede especificación para lechadasespecificación para lechadas dede cemento purocemento puro
nn ProcedimientosProcedimientos dede examinación operacional para todas lasexaminación operacional para todas las
lechdaslechdas
•• Procedimientos diseñados para simular las condicionesProcedimientos diseñados para simular las condiciones en elen el
fondofondo de unde un pozopozo
nn PresiónPresión
nn TemperaturaTemperatura

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EvaluaciónEvaluación dede EspaciadoresEspaciadores yy
LavadoresLavadores
•• EvaluaciónEvaluación deldel efectoefecto dede limpiezalimpieza
•• CompatibilidadCompatibilidad con elcon el CementoCemento
nn TiempoTiempo dede EspesamientoEspesamiento
nn PérdidaPérdida dede FluidoFluido
nn Fuerza CompresivaFuerza Compresiva
nn ReologíaReología
•• Efectos sobreEfectos sobre elel lodolodo
nn ReologíaReología etc.etc.

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Caracterización QuímicaCaracterización Química
SeSe examinan cuatro tiposexaminan cuatro tipos dede muestrasmuestras::
•• PolvoPolvo dede CementoCemento
nn CC33A, CA, C33S, C2S, CS, C2S, C44AF yAF y YesoYeso
•• Cemento Seco MezcladoCemento Seco Mezclado
nn ConsistenciaConsistencia
•• Cemento FraguadoCemento Fraguado
•• AguaAgua de lade la mezclamezcla

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PreparaciónPreparación de lade la MuestraMuestra

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PreparaciónPreparación de lade la MuestraMuestra
•• Utilice muestras representativasUtilice muestras representativas..
•• ObtenciónObtención de lade la muestramuestra
nn Antes delAntes del envíoenvío
•• No seNo se debe utilizar ningún aditivo quedebe utilizar ningún aditivo que no seno se encuentreencuentre enen laslas
muestrasmuestras de campode campo verdaderasverdaderas
•• ProcedimientosProcedimientos dede muestramuestra yy manipulaciónmanipulación
nn SPEC 10SPEC 10 SecciónSección 33

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DiseñoDiseño de lade la LechadaLechada

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CaracterísticasCaracterísticas de lade la LechadaLechada
•• Agua LibreAgua Libre && SedimentaciónSedimentación de lade la LechadaLechada
nn SeparaciónSeparación deldel aguaagua dede una lechada estáticauna lechada estática
nn SeSe mueve hacia arribamueve hacia arriba, se, se acumulaacumula enen bolsasbolsas o en lao en la cimacima
de lade la columnacolumna dede cementocemento..
nn ElEl resultado esresultado es unun aislamiento incompletoaislamiento incompleto de lade la zonazona
•• DensidadDensidad
nn EquilibrioEquilibrio dede las presiones debajolas presiones debajo de lade la superficiesuperficie
nn FuerzaFuerza final delfinal del cementocemento

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CaracterísticasCaracterísticas de lade la LechadaLechada -- cont.cont.
•• BombeabilidadBombeabilidad ((ConsistenciaConsistencia de lade la LechadaLechada))
nn PeríodoPeríodo dede tiempo durantetiempo durante elel cualcual lala lechada permanecelechada permanece enen
unun estado líquido bombeableestado líquido bombeable ((TiempoTiempo deldel TrabajoTrabajo + 1.5+ 1.5
vecesveces o 2o 2 HorasHoras))
•• PérdidaPérdida dede FluidoFluido
nn DeshidrataciónDeshidratación de lade la lechada durantelechada durante lala fasefase dede colocacióncolocación
•• ReologíaReología
nn ModelajeModelaje deldel flujoflujo de lade la lechadalechada

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CaracterísticasCaracterísticas deldel Cemento FraguadoCemento Fraguado
•• AdherenciaAdherencia
nn CementoCemento -- Revestidor &Revestidor & CementoCemento -- FormaciónFormación
•• ResistenciaResistencia aa los Sulfatoslos Sulfatos
nn ReacciónReacción aa los sulfatoslos sulfatos dede magnesiomagnesio yy sódiosódio;;
²²pérdidapérdida de lade la fuerzafuerza dede compresióncompresión
²²agrietamiento bajo estrésagrietamiento bajo estrés
•• RetrogresiónRetrogresión de lade la FuerzaFuerza
nn DesestabilizacionDesestabilizacion deldel Cemento por encimaCemento por encima de >230de >230oo
F.F.
•• PermeabilidadPermeabilidad
nn Lechadas livianasLechadas livianas

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FlujogramaFlujograma dede PruebasPruebas
COMPATIBILIDAD
CEMENTO-ESPAC-LODO
TIEMPO DE FRAGUE
REPORTE DE LABORATORIO
RESISTENCIA A LA
COMPRESION
REOLOGIADENSIDAD
AGUA LIBRE FILTRADO
SOLICITUD DE
PRUEBAS

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ProcedimientosProcedimientos && EquiposEquipos dede
LaboratorioLaboratorio

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SolicitudSolicitud dede AnálisisAnálisis dede LaboratorioLaboratorio
•• SometidoSometido a laa la formulaciónformulación de lade la lechadalechada dede cemento requeridacemento requerida
porpor elel laboratoriolaboratorio
•• Designar los aditivos necesarios paraDesignar los aditivos necesarios para lala lechadalechada
•• Solicitar parámetros específicosSolicitar parámetros específicos dede ejecucionejecucion::
nn DensidadDensidad
nn ReologíaReología ((Viscosidad PlásticaViscosidad Plástica && PuntoPunto dede RendimientoRendimiento))
nn PérdidaPérdida dede FluidoFluido
nn TiempoTiempo dede EspesamientoEspesamiento
nn Agua LibreAgua Libre
•• Suministrar todaSuministrar toda lala información sobre los parámetroinformación sobre los parámetro deldel pozopozo
nn TipoTipo dede TrabajoTrabajo,, ProfundidadProfundidad,, tipo dea aguatipo dea agua dede mezclamezcla &&
BHT, etc.BHT, etc.

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CálculoCálculo de lade la MuestraMuestra
•• ElEl volumenvolumen de lade la muestramuestra dede lechada eslechada es 600 ml600 ml
•• TomarTomar enen consideraciónconsideración lala siguiente lechada compuestasiguiente lechada compuesta de:de:
nn CementoCemento dede ClaseClase G 44% deG 44% de aguaagua
•• Calcular paraCalcular para 600 ml600 ml
Material peso
(lbs)
Volumen absoluto
(gal)
Volumen
(gal)
Peso
(gramos)
Volumen
(ml)
Cemento Clase G 94 0.0382 3.59 42637.7 13589.6
Water 44% 41.36 0.1202 4.97 18760.6 18813.5
TOTAL 135.36 8.56 61398.3 32403.1

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PreparaciónPreparación de lade la LechadaLechada
•• SeSe MezclaMezcla concon una equipouna equipo de altode alto esfuerzoesfuerzo dede cortecorte ((WaringWaring
Blender)Blender)
nn DosDos velocidadesvelocidades dede rotaciónrotación
²²4000 RPM4000 RPM
²²12000 RPM12000 RPM
•• ElEl AguaAgua yy los Aditivos Líquidoslos Aditivos Líquidos sese mezclan primeromezclan primero
•• Añadir CementoAñadir Cemento // SólidosSólidos aa una velocidaduna velocidad de 4000 rpm (15de 4000 rpm (15
segundossegundos))
•• 12,000 RPM12,000 RPM porpor 3535 segundossegundos
•• ElEl procedimientoprocedimiento dede mezcladomezclado nono es convenientees conveniente enen loslos
siguientessiguientes casoscasos::
nn MicroesferasMicroesferas (D124)(D124)
nn NitrógenoNitrógeno ((LechadasLechadas de espuma)de espuma)

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PruebasPruebas dede LechadaLechada
•• MediciónMedición de lade la DensidadDensidad
nn MedidoMedido concon una Balanza Presurizadauna Balanza Presurizada
nn LasLas unidadesunidades dede mediciónmedición sonson ppgppg, Kg/m, Kg/m33
, SG, SG
•• PruebaPrueba dede Agua LibreAgua Libre (API spec. 10(API spec. 10 secciónsección 6)6)
nn LaLa lechada es colocadalechada es colocada enen una probetauna probeta dede vidriovidrio
GraduadaGraduada de 250 mlde 250 ml
nn ElEl agua libreagua libre en ml, seen ml, se mide luegomide luego de 2de 2 horashoras

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PruebasPruebas dede lechadalechada -- cont.cont.
•• SimulaSimula lala cantidadcantidad dede filtrado pérdido bajo presión frentefiltrado pérdido bajo presión frente aa unauna
formaciónformación permeablepermeable
•• ExistenExisten dosdos tipostipos dede prensaprensa dede filtrofiltro::
nn DeDe baja presiónbaja presión (100(100 psipsi))
nn HPHT, deHPHT, de alta presiónalta presión, de, de alta temperaturaalta temperatura (1000(1000 psipsi))
•• El HPHTEl HPHT es usado para los Pruebases usado para los Pruebas dede lechadalechada ((simula las condicionessimula las condiciones
dede fondofondo dede pozopozo))
•• LaLa formaciónformación permeablepermeable es simulada por una mallaes simulada por una malla de 325 meshde 325 mesh
nn ConCon RespaldoRespaldo dede una mallauna malla 60 mesh60 mesh
•• ParámetrosParámetros de lade la PruebaPrueba // EntregaEntrega dede informesinformes
Prueba de Pérdida de Fluido

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PérdidaPérdida deldel FiltradoFiltrado
•• ParaPara las lechadas quelas lechadas que sese deshidratandeshidratan enen menosmenos de 30de 30
minutosminutos, el valor de, el valor de PérdidaPérdida dede FluidoFluido sese obtieneobtiene
mediantemediante::
nn RelaciónRelación
nn SimpleSimple cálculocálculo = F= F3030 = (F= (F77 x 2)x 2)
F 30F 30 == FtFt 5.4775.477
tt
××
F30F30 == FiltratoFiltrato a 30a 30 minutosminutostestes
FtFt == FiltratoFiltrato aa TiempoTiempo
tt == TiempoTiempo enen minutosminutos

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PruebasPruebas dede LechadaLechada -- cont.cont.
•• Calculada medianteCalculada mediante lala correlación entrecorrelación entre elel estrésestrés deldel cortecorte
y lay la tasatasa dede cortecorte
•• ExaminadoExaminado con elcon el Viscosímetro RotacionalViscosímetro Rotacional (FANN 53)(FANN 53)
nn Velocidad rotacionalVelocidad rotacional ((TasaTasa dede cortecorte))
²²300 RPM300 RPM
²²200 RPM200 RPM
²²100 RPM100 RPM
²²60 RPM60 RPM
²²30 RPM30 RPM
•• LaLa velocidadvelocidad de 600 RPM node 600 RPM no es utilizadaes utilizada..
Reología

21. 21
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ReologíaReología
•• LasLas lecturaslecturas de 6 RPM y 3 RPM sonde 6 RPM y 3 RPM son omitidasomitidas..
•• LaLa lecturalectura de 3 RPM sede 3 RPM se utiliza para determinarutiliza para determinar lala fuerzafuerza
del geldel gel fluidofluido a:a:
nn 1010 segundossegundos & 10& 10 minutosminutos
Copa de la Lechada
BOB (Estacionario)
Manga rotacional

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PruebasPruebas dede LechadaLechada -- cont.cont.
DeterminarDeterminar elel tiempo durantetiempo durante elel cualcual lala lechadalechada sese mantienemantiene enen estadoestado
fluidofluido
•• ElEl consistómetro presurizado simulaconsistómetro presurizado simula::
nn LaLa temperaturatemperatura
nn LaLa presiónpresión
•• LaLa unidadunidad dede medición esmedición es lala unidadunidad dede consistencia Beardonconsistencia Beardon (BC)(BC)
•• LímiteLímite superior desuperior de fluidofluido (API) 100 BC(API) 100 BC
Tiempo de Espesamiento

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ProgramasProgramas APIAPI
•• CambiosCambios dede PresiónPresión yy TemperaturaTemperatura
•• Efecto sobreEfecto sobre elel TiempoTiempo dede EspesamientoEspesamiento
•• Evaluación RealistaEvaluación Realista deldel LaboratorioLaboratorio
•• Simulación por ComputadoraSimulación por Computadora ((CemCADECemCADE))
•• Instrumentación NuevaInstrumentación Nueva

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CurvaCurva deldel TiempoTiempo dede EspesamientoEspesamiento
TiempoTiempo(min)(min)
TemperaturaTemperatura FF
BcBc
1001005050
BcBc
Temp.Temp.
100100 200200 300300 400400 50050000
140140
130130
120120
110110
100100
9090
8080
7070
6060
5050
4040
3030
2020
1010
00

25. 25
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PruebasPruebas dede LechadaLechada -- cont.cont.
•• FuerzaFuerza deldel cemento fraguado bajo condicionescemento fraguado bajo condiciones dede fondofondo
dede pozopozo
•• EquipoEquipo::
nn BañoBaño dede CuradoCurado ((PresiónPresión ATM & 82ATM & 82oo
C)C)
nn CámaraCámara dede CuradoCurado (3000(3000 psipsi & 193& 193oo
C)C)
•• ProcedimientoProcedimiento
•• UnidadUnidad dede MediciónMedición
•• Otros métodosOtros métodos
Fuerza CompresivaFuerza Compresiva

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ResistenciaResistencia a laa la CompresiónCompresión
•• PobrePobre protecciónprotección contracontra laslas fuerzasfuerzas lateraleslaterales
Sistema Estable
Sistema Inestable

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CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidos
LAMLAM
KTCKTC

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CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidos
•• API Spec. 10API Spec. 10 contiene los procedimientos para medircontiene los procedimientos para medir lala
compatibilidadcompatibilidad dede los fluidoslos fluidos..
•• LosLos effectoseffectos de unde un espaciadorespaciador oo Lavador QuímicoLavador Químico sonson
investigadosinvestigados..

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CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidos
LaLa compatibilidad está determinada porcompatibilidad está determinada por::
•• Comparando las lecturasComparando las lecturas deldel FannFann dede diferentes velocidadesdiferentes velocidades concon
lecturaslecturas deldel FannFann dede una lechadauna lechada base debase de cementocemento..
•• Comparando las lecturasComparando las lecturas deldel FannFann dede diferentes velocidadesdiferentes velocidades concon
lecturaslecturas deldel FannFann de unde un espaciadorespaciador base.base.

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CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidos
•• FluidosFluidos compatiblescompatibles resultanresultan enen lecturaslecturas deldel FannFann
similaressimilares
•• Diferencias incongruentes entre los resultadosDiferencias incongruentes entre los resultados de lade la
prueba indicaran incompatibilidadprueba indicaran incompatibilidad

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InformeInforme deldel AnálisisAnálisis dede LaboratorioLaboratorio
•• AlAl finalizarfinalizar lala formulaciónformulación yy pruebaspruebas de lade la LechadaLechada, se, se
registranregistran loslos resultadosresultados en unen un informeinforme,, que incluyeque incluye::
•• ParteParte 11
nn Información requeridaInformación requerida
nn ResumenResumen dede los resultadoslos resultados
nn ConclusionesConclusiones yy recomendacionesrecomendaciones
•• ParteParte 22
nn PruebasPruebas dede LaboratorioLaboratorio yy ResultadosResultados
•• ParteParte 33
nn ApéndiceApéndice. De ser. De ser necesarionecesario

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ResumenResumen dede los Procedimientoslos Procedimientos dede
lala PruebaPrueba
Categoria de la Prueba Equipo Referencia de l Procedimiento
Toma de muestras Toma de muestras de flujo divergente ASTM C702, API SPEC 10 (3)
Preparación de la lechada Mezclador de hélice de 2 velocidades API SPEC 10 (5)
Tiempo de espesamiento Consistómetro atmosférico
Consistómetro presurizado
API SPEC 10 (8)
Pérdida de Fluido Celda de pérdida de fluido API SPEC 10 (ap. F)
Fuerza Compresiva Baño de agua, cámara de curación
Prensa hidráulica
API SPEC 10 (7)
Agua Libre Cilindro graduado de 250 ml api spec 10 (6) ap. M
Permeabilidad Permeámetro de agua API SPEC 10 (ap. G)
Reología Viscosímetro rotacional API SPEC 10 (ap. H)
Fuerza estática del gel Viscosímetro rotacional API RP 13B (sección 2)
Expansión 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

33. 33
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EquiposEquipos dede PruebaPrueba
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.

34. 34
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Balanza Presurizada - Densidad
Una en locación, otra en el Laboratorio
EquiposEquipos dede PruebaPrueba

35. 35
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Viscosímetro Rotacional - Reologia
Resorte
de Torsion
Cilindro
Interno
Rotor
Bob
Taza
EquiposEquipos dede PruebaPrueba

36. 36
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36
Consistómetro - Tiempo de Frague
HPHT
Atmosferico
EquiposEquipos dede PruebaPrueba

37. 37
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Filtro Prensa - Perdida de Filtrado
HPHT Baja Presión
EquiposEquipos dede PruebaPrueba

38. 38
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Resistencia a la Compresión
EquiposEquipos dede PruebaPrueba
UCA – No DestructivoMétodo Destructivo