2. 2 Cementos Especiales
Cementos Tixotrópicos
l Fluidos Tixotrópicos
– Fluidos bajo corte ( Delgados cuando se mezclan y bombean)
– Desarrollo de la estructura de gel y autosoportable cuando están estáticos
– Recobran su fluidez cuando el corte es reaplicado.
– Se comportan como fluidos Plástico de Binghan
– Grado de Tixotropía = Fuerza de Gel - Punto Cedente
l Aplicaciones
– Prevenir la caida del cemento ( zonas debiles)
– Pérdidas de circulación durante la perforación
– Reparar roturas o casing corroidos
– Lechadas ligeras en trabajos de cem. forzadas
– Relleno
– Prevención de Migración de Gas
3. 3 Cementos Especiales
RFC ( Regulated Fill-up Cement)
D053 D111
Sistema de Sulfato de Calcio Sistema sulfato de AL/Fe
Aditivo Sólido Aditivo Líquido
C3A > 5% para Tixotropía Cualquier cemento
Propiedades de Expansión No expansión
Baja vida shelf Mejor Resis. a la compresión
Resistencia a los sulfatos
Conc. de 10-12 % BWOC Conc. 0.7 - 1.2 gal/sk
Nota para ambos sistemas:
Compatibilidad limitada con otros sistemas
Bién con D29,D30,D42,D66,D74,D110,S1,D77
Abajo de 100 F BHST CaCl2 se requiere
La tixotropía se deteriora con el corte
4. 4 Cementos Especiales
Cementos RFC - D53 & D111
l D53
– Concentracion tipica de 8-12 % BWOC, conocido como plaster de paris o sulfato
cálcico hemihidratado, es el más común para preparar lechadas Tixotrópicas.
– Cuando se añada al cemento y agua lo hidrata forma yeso el cual entonces
reacciona con el C3Al para formar sulfualuminato cálcico hidratado conocido
como ETTRINGITE.
– La red formada por el ettringite se rompe con agitación y se forma de nuevo
cuando está estático, este continúa formandose aún cuando el cemento a
fraguado provocando expansión del mismo, ventaja que puede ser beneficiosa
en algunos casos.
l D111
– Mezcla de sulfatos de aluminio y sulfatos ferrosos y ácido sulfúrico. Estos
también provoca la formación de Ettringite para impartir las propiedades de
Tixotropía y se desarrolla para cementos con C3A menor del 5%.
– Los sulfatos de aluminio reaccionan con COH en la lechada de cemento para
formar ettringite.
– Se puede usar con cualquier cemento
– No provoca expansión del cemento.
5. 5 Cementos Especiales
Cementos Expansivos
l El volumen Bulk Incrementa después de que el cemento a cambiado (
fraguado).
– El cemento neto esta dimensionalmente estable
– Expansión debe ser controlada
– Expansión líneal >1 % causa unsoundness
– El cemento normal exhibe una contracción normal del 4-6%
l 2 Técnicas principales de Expansión.
– CRECIMIENTO DE CRISTALES:
l Cristales de ettringite ( anadiendo yeso )
– Cementos comerciales ( Tipos K,M,S, y mezclas de Yeso)
– D53/ Cementos Tixotrópicos
– Sistema de cemento SELFSTRESS I y II
l Cristales de Sal ( Sistemas salados de cemento )
l Hidratacion de la adicione de MgO --------- Mg(OH)2
– GENERACION DE GAS:
l Gas In-situ ( polvo de Al--------- Hidrógeno)
l Sistemas espumados de cemento
6. 6 Cementos Especiales
Cementos Expansivos
l Cementos Ettringite
– D53 RFC/Tixot. Cementos.- La expansión de éste sistema en el cemento
fraguado ocurrre ( 0.20-0.25%) después de 2-3 semanas
– Cementos Comerciales.- Estos son mezclas de cemento portland, sulfato
de calcio. El cemento S es una mezcla de alto C3A con 10.5-15% de
yeso.
– Cementos SELFSTRESS.- Mezcla de cemento con bajo C3A, 10% D53 y
sal o dispersante(D65). Estos son cementos RFC los cuales su
comportamiento tixotrópico es destruido con la adición de sal ( Tipo I) o
D65 ( Tipo II).
7. 7 Cementos Especiales
SISTEMAS ARTICSET
l Problema de Congelamiento:
– Una formación subsuperficial permanentemente congelada
– Para superficies +- 3000 fts
– Temperaturas desde 12-32 F
– Arenas desconsolidadas con lentes de hielo
l Problemas de cementación
– Congelamiento del cemento si fragua a menos de 20 F
– Inacuado desarrollo de esfuerzo compresivo
– Agujeros grandes ----------Volumens grandes de cemento
– Casing normalmente cementados a superficie
– Efectos de deshielo----------Congelamiento ciclico
8. 8 Cementos Especiales
Requerimentos del Cemento
l Protección del congelamiento para 15 F
l No agua Libre
l Estable al congelamiento-----ciclos de deshielo
l Bajo calor de hidratación
l Buen esfuerzo compresivo a bajo de temperaturas de
congelacion + corto WOC
l Fraguado controlado a temperaturas BHCT
l Buena mezclabilidad en superficie
9. 9 Cementos Especiales
Sistemas de Cemento Articset
La base de los sistemas ARTICSET del I-IV, son mezclas de cerca
del 60% D53 + 40% Cemento G + D65 TIC (5%) + D13 retardador
cuando se requiere
l ARTICSET I
– Cemento puro + NaCl 15.7 ppg, sistema no extendido
l ARTICSET II
– Cemento Puro + LCM + NaCl 15.2 ppg
l ARTICSET III
– Extendido + NaCl 12.07 ppg
l ARTICSET IV
– Extendido + LCM 11.85 ppg
10. 10 Cementos Especiales
Composición Articset
M A T E R I A L C E M E N T O A R T I C S E T
I I I I I I I V
C e m e n t o C l a se G 3 0 2 7 . 5 4 4 5 . 6 3 4 5 . 6 3
D 5 3 Y e s o 4 5 4 1 . 5 5 2 2 . 8 2 2 . 8 2
D 4 4 ( 1 3 % B W O W ) 3 . 7 7 3 . 4 8 1 2 . 0 1 1 2 . 0 2
D 6 5 D i s p e r s a n t e 0 . 3 7 0 . 3 4 0 . 6 2
D 1 3 R e ta r d a d o r 0 . 2 2 5 0 . 3 1
D 4 6 A n t i e sp u m a n te 0 . 1 4 0 . 1 2 0 . 1 3 7 0 . 1 3 7
D 2 4 G i l s o n i te 1 0
D 4 2 K o l i te 4 . 0 6
D 7 9 E x te n d e d o r 0 . 9 1 1 . 1
S 1 C a C l 0 . 9 1 1 0 . 9 1
P e so p o r S a c o 7 9 . 7 7 7 . 4 8 2 . 4 7 7 9 3 . 2 3 7
D e n s i d a d ( l b s / s k ) 1 5 . 7 1 5 . 2 1 2 . 0 7 1 1 . 8 5
R e n d i m i e n to ( c f / s k ) 0 . 9 3 0 . 9 3 1 . 9 4 2 . 0 9
A g u a ( g a l / s k 3 . 5 9 3 . 5 1 1 . 1 1 1 1 . 1 1
A g u a L a b (m l) 2 9 8 2 9 1 4 6 2 4 6 2
11. 11 Cementos Especiales
RAS- Right Angle Set Cement
l Esta compuesto de una mezcla de Cemento Portland y D53. La concentración
preferida entre D53-cemento esta entre el rango de 3:2 a 2:3 por peso.
l La temperatura típica de uso es entre 32 F y 86 F. aplicaciones arriba de 122F puede
ser posible pero esto causa que el tiempo de fraguado a condiciones de fondo se
incremente sigifictivamente
l La densidad Típica es entre 14 a 16 ppg. Más altas densidades es posible pero debe
ser muy bien checada en el laboratorio.
l El tiempo de frague puede ser facilmente ajustado entre pocos minutos y a pocas
horas sin variar las propiedades de ángulo recto.
l El tiempo de transicion entre 30 Bc a 100 Bc es solamente de pocos minutos
usualmente no más de 5 minutos.
l Muy rápida dureza y resistencia compresiva son obtenidos, más de 500 psi en 1 a 2
horas, después del frague.
l El sistema no muestra ningun encogimiento del cemento.
12. 12 Cementos Especiales
GasBlok
l Aditivos
– Hasta 250 F
l LATEX D600 ( 300 F con D135)
l Dispersantes D065, D080 o D604
– De 200 F a 370 F
l LATEX D134
l ESTABILIZADOR D135
l DISPERSANTES D065, D080 o D121
– Densidad
l Cemento API 14 a 21 ppg
l TLW 13 a 14 ppg
l Litefil Con Cemento API abajo de 13 ppg
13. 13 Cementos Especiales
Diseño de la lechada c/D600
l LATEX
– Concentracion de manual
l Dispersante
– D065, D080 o D604
l Antiespumante
– D047, M045 o D144
l Retardador
– Como sea necesario ( D13, D028, D081, D800)
l Extendedores
– Ceniza, hasta 14 ppg
l Agente de Peso
– Como sea necesario ( cuidar sedimentacion)
l Silica
– Usar D066 si la sedimentación es problema
14. 14 Cementos Especiales
Propiedades de la lechada c/D600
l Ty
– Clase G( 0.5-5 ), Clase H ( 0.5 - 10 ), con agua salada ( 0.5 -10 ), sobre 18
ppg ( < 30 ), si el esfuerzo de Gel mínimo ( a 10 min) es 10% del Ty.
l Tiempo Bombeable
– Debajo de 30 Bc para 75% del tiempo de 70 Bc, lechada delantera >
tiempo de lechada GasBlok
l Agua Libre
– < 2.0 ml
l Sedimentación
– Mínima
l Pérdida de Fluido
– < 100 ml/30 min API
l Densidad
– Pres. Hid. inicial exceda a Pformación por lo menos en 5%
15. 15 Cementos Especiales
Método p/Determinar Estabilidad
l La lechada base latex debe ser checada para determinar su
estabilidad
– Mezclar la lechada de acuerdo al procedimiento API
– Agitar la lechada en un consistometro atmosférico a BHCT por 20
minutos
– Anadir 10 ml de lechada a 90 ml de agua a BHCT en un cilindro graduado
de 100 ml
– Agitar la mezcla vigorosamente por 30 seg
– Permitir que la mezcla permanezca estática por 4 a 5 hrs a BHCT.
Cuando las temperaturas exceda a 212 F, esta prueba puede llevarse a
cabo en una celda Baroid de alta temperatura
l Interpretación de los resultados
– LATEX ESTABLE: El cemento se asienta dejando un fluido lechoso
– INESTABLE: Latex floculado aparece sobre el cemento, con fluido claro
más arriba.
16. 16 Cementos Especiales
Diseño de Lechada c/ D134
l Composición
– LATEX Concentración del Manual
– Disperasante D65, D80, D121 O D694, No sobredispersar
– Estabilizador D135 ( 4% del D134 o mas para estabilizar o
evitar gelacion)
– Atiespumante D047 o D144
– Retardador Como sea necesario ( D28, D800, D801 ),
D121/D28> Comb. Disp/Estab a alta Temp.
D80/D801> Comb. Disp/Est/Retar a baja
temperatura
– Agente de Peso Como sea necesario ( Cuidar sedimentación)
– Silica Usar D066 si la sedimentación es problema
– Salinidad Sal total <6%, Mg< 2500 ppm
17. 17 Cementos Especiales
Propiedades de Lechada c/ D134
l Esencialmente las mismas que para el D600
l Tiempo de Bombeabilidad
– Fraguado de ángulo recto ( POD a 100 Bc<5 min )
l Pérdida de Fluido
– < 50 ml/30 min API
18. 18 Cementos Especiales
Estabilizador D135
l D135 Es Multifuncional
– Dispersante en cualquier lechada
– Ayuda en el control de filtrado
– Estabilizador de Latex para alta temperatura ( requerido para lechadas
con D134 )
– Estabilizador de Latex en lechadas de Sal
l Lechadas con D134 hasta con 18% de sal
19. 19 Cementos Especiales
Incompatibilidades del LATEX
l Los siguientes aditivos causan gelación debido a interferencia
con los estabilizadores.
– D20, D45, D53, D59, D60, D93, D108, D109, D110, D111, D112, D120
l Los mejores retardadores son
– D133, D800, D801 Hasta 250 F
– D28 y D121 por encima de 200 F
20. 20 Cementos Especiales
Diseño del Tratamiento GasBLOK
l 650 ft por encima del tope y debajo del fondo de la zona de gas
l Remosión de Lodo
– Acondicionamiento del lodo
– Movimiento de la Tubería
– Centralización
– Separación de los fluidos
– Caompatibilidades
– Flujo Turbulento
– 10 min de tiempo de contacto
– 2 tapones superiores
l Tiempo de operación + 1 hora
l 5% de sobrebalance de presión Hidrostática
21. 21 Cementos Especiales
Diseño del Tratamiento GasBLOK
l Lechada delantera
– Tiempo bombeable mayor que el de la lechada Gasblok
– No gelación
– No agua Libre
– No pérdida de Filtrado
– Compatible con la lechada Gasblok
– Se recomienda lechada WELBOND
22. 22 Cementos Especiales
Ejecución del Tratamiento Gasblok
l Pozo en condiciones estables antes de cementar
l Tanques limpios
– No ácido, lodo Hidrocarburos
l LAS Limpios
– No residuos de otros aditivos
l Tipo de agua
– De acuerdo a pruebas del Laboratorio
l Orden de Mezcla ( Adición de Aditivos)
– Antiespumante
– Estabilizador
– Dispersante
– Retardador
– D75
– Latex
– Sal
23. 23 Cementos Especiales
Ejecución del Tratamiento Gasblok
l Control de Densidad ( Mezcla en lotes preferentemente)
– Agua Libre
– Sedimentación
– Porosidad
– Gelación
– Reología
– Tiempo de bombeabilidad
– Dispersion del Latex
l Mínimizar los períodos de parado
l No Contaminación con Hidrocarburos
– Petroleo en los tanques de mezcla
– Lodos base aceite
– Espaciador base aceite
24. 24 Cementos Especiales
Ejecución del Tratamiento Gasblok
l Mínimo 2 tapones ( 3 preferentemente )
– Tapón adicional entre lechada de cemento y espaciador
l Procedimiento de Trabajo cuidadosamente seguido
– Caudal, densidad y volumenes
25. 25 Cementos Especiales
Evaluación de un tratamiento GasBlok
l Flujo a Superficie
– Gas
– Líquido
– Presión en el anular
l Registro de Temperatura y sónico
l Registro Acústico
– CBL
l Alta amplitud a través de la zona de gas
l Baja amplitud encima y debajo de la zona de gas
26. 26 Cementos Especiales
MIGRACION DE GAS
EL SERVICIO DE CONTROL DE MIGRACION DE GAS
Es un procedimiento simple y detallado para prevenir la
migración de gas. El esfuerzo combinado de todo el
personal envuelto ( laboratorio, ventas, ingenieria,
operador de la planta de cemento, operador de equipo y
supervisor de servicio ) es necesario para ejecutar en
forma efectiva un servicio de tratamiento GASBLOK
27. 27 Cementos Especiales
WELBOND
Servicio desarrollado para mejorar la aislación de la zona de
interés por medio de una mejor adherencia.
Mejorar la adherencia cemento-tubería y cemento-formación
debido a sus propiedades compensadoras de encogimiento,
control de pérdidad de filtrado y adherencia.
No es la solución que cura-todo que puede usarse en cualquier
cirncunstancia.
28. 28 Cementos Especiales
Lechadas Welbond
l Cemento API: A, B, G, H
l Densidad: Desde 12 a 20 ppg
l Agua de mezcla: Dulce o salada
l Puntos Importantes
– La concentración de D600 debe ser ajustada de manera que la pérdida
de fluido API sea < 100 ml/30min, no emplear otros aditivos de control de
pérdida
– Espaciadores y lavadores se deben usar
– Debe ser preparado en un recirculador usando estranguladores
opuestos
– Diseñar la reología para desplazamiento en flujo turbulento
– Acondicionamiento del lodo y movimiento de la cañería deben ser
recomendadas
– Sistem similar al Gasblok con propositos diferentes
29. 29 Cementos Especiales
Composición Welbond
l LATEX D600
l Antiespumante D047, D144
l Dispersante D80, D65
l Retardador Como sea necesario D13, D800, D801,D121,D128
l Extendedores D20, Ceniza, D75
l Agentes de Peso D131, D76
l Silica si >230 F usar D066 o D030
l Aceleradores D44 hasta 6%, S1 hasta 1%
30. 30 Cementos Especiales
SaltBond
Sistema de Cemento diseñado por Dowell para problemas
asociados con el rendimiento del cemento en un medio salino y
también contra el pobre desempeño de aditivos en aguas de
mezcla saladas.
l Problemas en zonas de sal
– Naturaleza reactiva de la sal (pura, asociada y derivados). Tiene efecto
deprimente en lodos y lechadas de cemento.
– Alta plasticidad de la sal, hace que se deforme y fluya, esto puede
causar desbalance de cargas en el casing ( rotura-colapso )
l Aplicaciones
– Zonas de sal con 10 ft o más de esxtension vertical
– Presencia de salmueras de cloruro de magnesio
31. 31 Cementos Especiales
SaltBond Composición
l Dispersante
– D080 A, D065 A o D604A
l Control de Filtrado
– D603
l Atiespumante
– M45
32. 32 Cementos Especiales
SaltBond Ventajas
l Control de pérdida de Fluido
– Menor oportunidad que se originen puentes por deshidratación de la
lechada
l Tiempo de bombeabilidad controlado
l Colocación en flujo turbulento a bajos caudales de bombeo
l Esfuerzos a la compresión inicial más altos que los sistemas
convencionales
l Sistema Salado de 18% a 37%
l No desarrollo de agua libre
33. 33 Cementos Especiales
SaltBond Limitaciones
l Diseño debe tomer en cuenta si el cemento es EDT o DTD
– si ETD Usar D604 A
– Si DTD Usar D80 A
l Antiespumante del tipo emulsion de silicona ( M45 o D144) a
usarse en vez del D047
l Limitaciones de Temperatura 120 a 300 F
34. 34 Cementos Especiales
Litefil
l Aplicaciones
– Cementación de tuberias conductoras y superficiales
– Grouting de Baja densidad
– Tapones para pérdida de circulación
– Cementación de etapa simple para zonas debiles
– Aislación térmica con cementos de baja densidad
35. 35 Cementos Especiales
Propiedades Litefil D124
l Diámetro partículas
– 60 - 315 micrones
l Composición del material sólido
– Al2O3 aprox 35%
– SiO2 aprox 65%
– Fe2O3 <4%
l Composición del Gas
– N2 aprox 30%
– CO2 aprox 70%
l Gravedad específica 0.7
l Densidad a granel 25 lb/ft3
l Punto de fusión 1700 - 1350 C
36. 36 Cementos Especiales
Diseño de la lechada Litefil
l Compatible con todos los aditivos
l Colapso bajo presión predecible deberá ser tomada en cuenta
l Necesario hacer mezcla en seco
l Usar agua mínima o tic dispersante
37. 37 Cementos Especiales
Cemento Espumado
l Se usa N2, gas inerte
l Mayores ventajas
– Bajas densidades
– Amplio rango de densidad
– No efectan el tiempo de bombeabilidad
l Principal aplicación
– Zonas de pérdidad de circulación
– Formaciones debiles en cementaciones primarias
l Otras Aplicaiones
– Cementación
– Aislación de zonas
– Inyección térmica
38. 38 Cementos Especiales
Zonelok
ZONELOK, Es un servicio de Dowell empleado en caso de pérdidad
de circulación durante la perforación o cementación, en zonas
de alta permeabilidad o fisuras.
l Propiedades
– Forma un Gel rapidamente en contacto con CaCl ( S1 )
– Bajas Densidades
– Fácil de disenarse
l Limitaciones
– Poca penetración del gel en la matríz
– Taponamiento temporal
– Reacción en el fondo no fácil de controlar
39. 39 Cementos Especiales
ZONELOK Formulaciones
l Composición
– Solución S001 9% BWOW ( 300 lb/10 bls)
– Solución D075 39%BWOW ( 162 gal/ 258 gal agua dulce )
l Cantidad a Usar
– Mínimo 2 bl/ft de formación, con un mínimo de 10 bls.
– Duplicar esos volumenes si el pozo contien agua o salmuera
– El volumen de la solución S1 es igual al vol del solución D75
l Técnica de Colocación
– Tubería con punta abierta se debera de usar
– Dejar D P a 100 ft sobre la zona de pérdida
– Si es posible colocar un tapón limpiador detrás de cada fluido o en cada
fluido espaciador
40. 40 Cementos Especiales
ZONELOK Formulaciones
l Procedimiento Operativo
– Bombear la solución S001
– Bombear agua como espaciador 200 ft en DP ( 3 bls mínimo )
– Bombear la solución con D075
– Bombear agua como espaciador 200 ft en DP ( 3 bls mínimo )
– Desplazar con lodo
l Usar etapas adicionales si no se obtienen resultados
satisfactorios
