05 pruebas de laboratorio para los cementos

1. SchlumbergerPrivate
Cálculos de Volumen Absoluto
Programa de Entrenamiento Acelerado
Para Supervisores de Pozo

2. 2 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
l Calcular densidades de lechadas, rendimientos de lechadas y
agua de mezcla/fluídos de mezcla para:
– Lechadas API
– Lechadas no API
– Lechadas mezcladas con agua fresca / agua de mar
– Lechadas POZmix
– Lechadas con sal
l Entender las siguientes unidades
– BWOC
– BWOW
– BWOB
l Entender requerimientos de agua adicional para aditivos
añadidos a lechadas API
Objetivos

3. 3 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Volumen absoluto y de bulk
l Volumen de Bulk:
– Es el volumen ocupado por un cierto peso de material seco incluyendo espacios
vacíos entre las partículas sólidas.
l Volumen Absoluto:
– Es el volumen ocupado por el mismo peso de material menos los espacios
vacíos entre las partículas.
Un recipiente con 1 cuft de volumen (7.48 gal) va a contener 1 saco de cemento
seco:
Bulk Vol = 7.48 gal
Si 3.89 gal de agua pueden ser añadidos al contenedor antes de que se derrame,
cual es el volumen absoluto del cemento?
3.59 gal = 7.48 gal - 3.89 gal

4. 4 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Volumen Absoluto del Cemento
Water
Aire en los espacios vacíos
va a ser desplazado por
agua
Agua
CEMENTO
CEMENTO1sk1sk
1 drum = 1 cu.ft = 7.48 gal
Agua
3.89 gal
Volumen Absoluto del Cemento:
7.48 gal –3.89 gal = 3.59 gal

5. 5 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Definiciones
l Rendimiento de la lechada :
– Volumen ocupado por una unidad de cemento al ser mezclada con los
aditivos y el agua de mezcla (unidades: cu.ft/sack, lt/t, m3/t )
l Densidad de la lechada:
– El peso de la lechada líquida (unidades: lb/cu. Ft, ppg, S.G.)
l Agua Requerida:
– La cantidad de agua requerida para hidratar el cemento seco (y aditivos)
para crear un líquido bombeable (gal/sack)
– Si la composición del cemento y una de las propiedades de arriba son
conocidas, las propiedades que faltan pueden ser calculadas

6. 6 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Notas
l Las lechadas de cemento usualmente tenían sus
densidades especificadas por API (por ejemplo,
contenido de agua)
l La densidad podría ser cambiada usando el aditivo
apropiado.
l Si la relación entre agua y sólidos no es correcta, se
puede obtener:
– Viscosidad alta (no-bombeable).
– Excesiva agua libre.

7. 7 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Modificación de la densidad API
El cambio de la relación agua/cemento tiene el efecto
más dramático en la densidad.
Más agua
y extendedor
Densidad API
Cemento Neto
Densidad más alta
Menos agua y
Dispersante
Material
Pesado
Densidad mas baja
Material de
peso liviano

8. 8 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Cálculo del Rendimiento y Densidad
l Todos los cálculos se basan en un saco
l Volúmenes absolutos Handbook pg. 700.005
Ejemplo: Cemento Clase G mezclado según espec. API.
1. Densidad =
2. Rend. =
3. Agua Requerida = de la tabla : 4.97 gal/sk
135.36 lb/sk
8.56 gal/sk
= 15.81 lb/gal
8.56 gal/sk
7.48 gal/cuft
= 1.144 cuft/sk
1

9. 9 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Ejemplo
l Clase G, mezclado @ 15.5 lb/gal.
Donde x = gal H2O/sk
Densidad = 15.5 lb/gal =
x = 5.35 gal H2O/sk
Rend. = = 1.195 cuft/sk
Verifique sus respuestas!
94 + 8.33x lb/sk
3.59 + x gal/sk
3.59 + 5.35 gal/sk
7.48 gal/cuft
94 + 8.33 (5.35) lb/sk
3.59 + 5.35 gal/sk
= 15.4995 lb/gal

10. 10 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Ejemplo
l Clase G, 5.05 gal H2O/saco
Densidad = 15.75 lb/gal
Rend. = = 1.16 cuft/sk
lb
gal
= 136.07 lb/sk
8.64 gal/sk
8.64 gal/sk
7.48 gal/ ft3

11. 11 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Ejemplo
l Clase G, rendimiento = 1.06 cuft/sk
Donde x = gal H2O/sk
Rend. = 1.06 =
Sol. para x: = 4.34 gal H2O/sk
Densidad = = 16.41 lb/gal94 + 8.33 x lb/sk
3.59 + x gal/sk
3.59 + x gal/sk
7.48 gal/cuft

12. 12 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Ejemplo
l Clase H, 3% S1, mezclado API
Densidad = = 16.42 lb/gal
Rend = = 1.079 cuft/sk
Agua Requerida = 4.288 gal/sk
132.54 lb/sk
8.072 gal/sk
8.072 gal/sk
7.48 gal/cuft

13. 13 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Aditivos Que Requieren Agua Adicional
l D20, Bentonita
– 5.3% (BWOC) agua adicional por cada 1% D20 añadida.
l D24, Gilsonita
– 1 gal de agua adicional por cada 25 lb D24 añadida.
l D30, Arena Silica
– 0.286% (BWOC) de agua adicional por cada 1% D30 añadida; entonces
10% para 35% D30.
l D31, Barita
– 0.024 gal de agua adicional por cada 1 lb D31 añadida.
l D42, Kolite,
– 1 gal de agua adicional por cada 25 lb D42 añadido.
l D66, Harina Silica
– 0.343% (BWOC) de agua adicional por cada 1 % D66 añadida; esto
implica, 12% por 35% D66.

14. 14 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Ejemplo
l Clase A, 2% D20, mezcla API
Densidad = = 14.82 lb/gal
Rend. = = 1.345 cuft/sk
Agua Requerida = 6.384 gal/sk
149.08 lb/sk
10.059 gal/sk
10.059 gal/sk
7.48 gal/cuft

15. 15 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Ejemplo
l Clase G, 12.5 lb/sk D42, 4% D20, @ 13.8 lb/gal
13.8 ppg = x = 7.75 gal/sk
Rend. = = 1.69 cuft/sk
Verifique sus respuestas! = 13.801 ppg
Donde x = gal H2O/sk
110.26 + 8.33 x lb/sk
4.917 + x gal/sk
12.667 gal/sk
7.48 gal/cuft
110.26 lbs + 8.33 (7.75) lb/sk
4.917 gal + (7.75) gal/sk

16. 16 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
l Clase H, 2% D20 (prehidratado) 35% D30, mezclado API.
Densidad = = 13.90 lb/gal
Rend. = = 2.056 cuft/sk
Agua Requerida = 10.20 gal H2O/sk
Ejemplo
213.7560 lb/sk
15.3768 gal/sk
15.3768 gal/sk
7.48 gal/cuft

17. 17 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Mezclas Cemento/Poz
l La cantidad de flyash requerido para preparar 1 cuft de mezcla seca es calculada
por:
Pesoflyash = Peso de cemento reemplazado x
El peso del cemento reemplazado es: 94 lb - Cantidad de cemento remanente
l Ejemplo: 35/65 (D35 - LaDue / Clase H)
SGcement = 3.16
SGflyash = 2.51
94 - (0.65) (94) = 32.9 lb cemento reemplazado
Peso equivalente por saco = 61.1 lb + 26.13 lb = 87.23 lb
SGflyash
SGcement
Weight flyash = 32.9lb x 2.51
3.16
= 26.13lb
Weight cement = 94 (0.65) = 61.1lb

18. 18 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Ejemplo
l 35/65 (D35 - LaDue/Clase H), 6% D20, 2% SI, Mezclado API.
Densidad = = 13.78 lb/gal
Rend. = = 1.51 cuft/sk
Agua Requerida = 7.31 gal/sk
Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class H 94 x 65 = 61.00 0.0382
100 87.23 3.59
D35 94 x 35 x 2.51/3.16 = 26.10 0.0481
100
D20 87.23 x 6 = 5.233 0.0454 0.237
100
SI 87.23 x 2 = 1.744 0.0687 0.120
100
H2O 87.23[0.38 + 0.053(6)] = 60.886 1/8.33 7.309
Total 155.092 11.257
155.092 lb/sk
11.257 gal/sk
11.257 gal/sk
7.47 gal/cuft

19. 19 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
l 50/50 (D48/Clase G), 35% D66, 1.2% D112, mezclado @ 15.0 lb/gal
Rend. = = 1.297 cuft/sk
Verifique su respuesta
= 14.9999 lb/gal
Ejemplo
Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class G 47 0.0382 3.59
D48 30.64 0.0583
D66 27.174 0.0456 1.2391
D112 0.932 0.1045 0.0974
H2O 8.33x 1/8.33 x
Total 105.746 + 8.33x 4.9265 + x
Where x = gal H2O/sk
x = 4.775 gal/sk
15.0 ppg = 105.746lbs + 8.33lbs
4.9265 gal + x gal
gal/sk
7.48
=
4.9265 gal/sk + 4.775 gal/sk
7.48 gal/cuft
105.746 lb/sk + 8.33 lbs/gal (4.775) gal/sk
4.9265 gal/sk + 4.775 gal/sk

20. 20 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
l Clase H, 2 gal D600/sk, 0.3 gal D80/sk, 0.2 gal D801/sk. Mezcla @ 16.5
Donde x = gal H2O/sk
16.6 = x = 1.92 gal H2O/sk
Rend. = = 1.071 cuft/sk
Fluido Total de mezcla = 1.92 gal/sk + 2.5 gal/sk = 4.42 gal/sk. Verifique sus respuestas!
Ejemplo
Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class H 94 0.0382 3.59
D600 17.09 0.117 2.0
D80 3.08 0.0973 0.3
D801 2.00 0.100 0.2
H2O 8.33x 1/8.33 x
Total 116.17 + 8.33x 6.09 + x
116.17 lb/sk + 8.33 lbs/gal x gal/sk
6.09 gal/sk + x gal/sk
gal/sk
7.48
=
6.09 gal/sk + 1.92 gal/sk
7.48 gal/cuft

21. 21 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
NaCl Como Aditivo de Cementación
l NaCl se disuelve en agua fresca hasta su punto de
saturación ~ 37.2% BWOW
l NaCl es añadido a los sistemas de cementación por
peso de agua, no por peso de cemento.
l D44 (NaCl) es añadido en altas concentraciones,
entonces, las diferencias deben ser tomadas en
cuenta.

22. 22 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
l Clase H, 37.2% D44(BWOW), mezclado @ 17.3 ppg
Densidad: =17.3ppg = x = 3.62 gal H2O/sk
Rend. = = 1.046 cuft/sk
D44 Requerido = 3.09876x = 11.22 lb/sk
Ejemplo
Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class H 94 0.0382 3.59
D44 0.372*8.33x 0.0556 0.17x
H2O 8.33x 1/8.33 x
94+11.42x 3.59+1.17x
94+11.42x lb/sk
3.59+1.17x gal/sk
3.59 +1.17x gal/sk
7.48 gal/cuft

23. 23 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
l Clase A, 4% D20, 10lb/sk Kolite, 15% D44(BWOW), mezclado API
Densidad = = 14.03 lb/gal
Rend. = 1.75 cuft/sk
Agua de mezcla total = 7.98
Ejemplo
Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class A 94 0.0382 3.59
D20 3.76 0.0454 0.1707
D42 10 0.0925 0.925
D44 9.975 0.0453 0.4519
H2O (0.46+4*0.053)94+10/25 (8.33) 1/8.33 7.983
Total 184.235 13.1205
gal/sk
7.48 =
13.1205 gal/sk
7.48 gal/cuft
184.235 lb/sk
13.1205 gal/sk

24. 24 Volumen Absoluto
SchlumbergerPrivate
Volumenes Absolutos Estándar
Agua 1/ 8.33= 0.1200
Cemento A-H 0.0382
D020 0.0454
D024 0.1123
D030 0.0456
D031 0.0278
D042 0.0925
D044
> 37% Sat = 0.0556
< 37% Sat = 0.0453
D047 0.1207
D066 0.0456
D081 0.0955
D112 0.1045
D175 0.121
S001 0.0687