El documento trata sobre la teoría y procedimientos de mezclado de lechadas de cemento. Explica conceptos como la energía de mezcla requerida, los efectos del tiempo de mezcla y cómo ha evolucionado el equipo de mezclado. También cubre cálculos para determinar los caudales de agua y volúmenes requeridos, y procedimientos para operar el sistema de mezclado Mark III. Finalmente, presenta un simulador para practicar la mezcla de lechadas.
1. SchlumbergerPrivate
TeorTeoría de Mezcla de Lechadasía de Mezcla de Lechadas
Equipo y ProcedimientosEquipo y Procedimientos
Programa de Entrenamiento Acelerado
para Supervisores de Pozo en IPM
2. 2 Mixing Theory
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Agenda
• Teoria de Mezcla: Energia de Mezcla y Efectos del
Tiempo de Mezcla en la lechada
• Equipo: Descripcion del equipo de mezcla – evolucion
de los sistemas slurry chief
• Calculos de Mezclado: Caudales de Agua y Volumen
de Agua en el tanque de mezcla
• Procedimientos de Mezclado: Operacion del Mark III
3. 3 Mixing Theory
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Agenda
• Teoria de Mezcla: Energia de Mezcla y Efectos del
Tiempo de Mezcla en la lechada
• Equipo: Descripcion del equipo de mezcla – evolucion
de los sistemas slurry chief
• Calculos de Mezclado: Caudales de Agua y Volumen
de Agua en el tanque de mezcla
• Procedimientos de Mezclado: Operacion del Mark III
• Simulador de Mezcla Mark III
4. 4 Mixing Theory
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Problemas Durante la Mezcla de Cemento
• La mezcla de cemento involucra dos acciones:
– 1. Proporción exacta de sólidos de cemento con agua de mezcla
(sólidos son entregados a un sistema de mezcla)
– 2. Homogenización de la mezcla por dispersión y defloculación de
sólidos
5. 5 Mixing Theory
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Proceso de Mezcla
• Un mínimo monto de energía debe ser aplicado durante un cierto período para
asegurar una completa defloculación
• Suficientemente largo período de mezcla para garantizar una correcta hidratación
del cemento
WETTING
DEFLOCCULATION
6. 6 Mixing Theory
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Defloculación
• Para lograr completa dispersión, el tamaño del más pequeño
grumo debe igualar las dimensiones del grano de cemento
• Mezclar rápido y durante más tiempo mejora defloculación
• La energía de mezcla requerida depende de la densidad de la
lechada
100
80
60
40
20
0 1 2 3 4 5
CLASS G CEMENT
15.8 LB/GAL
MIXING ENERGY KJ/KG
%SLURRYONSIEVE
Defloculacion de la Lechada
7. 7 Mixing Theory
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Energía de Mezcla: Proceso Químico
• Cemento reacciona con agua para formar hidratos
• Formación de Portlandite y Ettringite
• Tasa de nucleación de Portlandite y Ettringite depende del
tiempo y velocidad rotacional
• Tiempo de mezcla es el factor principal: más largo tiempo
de mezcla, más grande monto de hidratos formados
durante la mezcla
8. 8 Mixing Theory
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Energía de Mezcla- Laboratorio
Mediciones de Calidad
LAB TEST
1 Unit API mixing energy
API Spec 10
• 600 mls de lechada
• 4,000 rpm por 15 segundos
• 12,000 rpm por 35 segundos
• Tiempo de Bombeabilidad
• Pérdida de filtrado
• Agua Libre
• Reología
• Densidad
• Esfuerzo compresivo
9. 9 Mixing Theory
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Energía de Mezcla - Campo
MEZCLA CONTINUA SME (API units)
CHOKES
• Caída de presión generada por el choke resulta en altas velocidades
(I.e. SME = 1 – 2)
• Chokes no son recomendados
– Pequeños volumenes (<50 bbl.) de cemento premezclado, recirculado por largos
períodos de tiempo (>30 min.)
– Cuando la lechada va a ser bombeada a través de coiled tubing
COILED TUBING
SME = 1.0 – 7.0
MEZCLA POR BACHES
• Recirculación de la lechada con una bomba centrífuga no más de 5 min/10 bbls de lechada
(25 mins for 50bbls)
Jet mixer+ Triplex
Jet mixer + 25 bbl RMX
6 bpm
0.2
0.7
8 bpm
0.1
0.4
2 bpm
---
---
10. 10 Mixing Theory
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Agenda
• Teoria de Mezcla: Energia de Mezcla y Efectos del
Tiempo de Mezcla en la lechada
• Equipo: Descripcion del equipo de mezcla –
evolucion de los sistemas Slurry Chief
• Calculos de Mezclado: Caudales de Agua y Volumen
de Agua en el tanque de mezcla
• Procedimientos de Mezclado: Operacion del Mark III
• Simulador de Mezcla Mark III
12. 12 Mixing Theory
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Función de Jets
• Suministrar agua de mezcla
• Acelerar agua de mezcla
– Humedecer y dispersar granos de cemento
• Crear efecto “venturi”
– Se crea un vacío
– Atrae más cemento hacia el cono de mezcla
13. 13 Mixing Theory
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Control de Densidad Tornado
• Control de densidad
– Caudal de agua constante en
el sistema de mezcla
– Entrega constante de cemento
desde el silo presurizado
– Control de cemento
• Desventajas
– Depende de la entrega
constante del material a
granel
– No puede ser usado con silos
atmosféricos
Dry Cement
Metering valve
Baffle plate
Mixing
Water
Recirculated
Slurry
14. 14 Mixing Theory
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VIP MixerTM
• Características
– Control de densidad + 0.1 ppg
– Caudal de mezcla 2-9 BPM
– Pequeña tina de mezcla
– Alta energía de mezcla
• Beneficios
– No necesita tanques de
mezcla
– Flexibilidad en la mezcla
– Cubre todos los sistemas de
cementación
– Tiempo de respuesta más
corto
– Lechadas mejor mezcladas
– Facilidad de operación
16. 16 Mixing Theory
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“Slurry Chief”
• Ventajas sobre viejos sistemas jet
– Más preciso control de lechada
– Mayor energía añadida por la bomba RA56
– Da una segunda oportunidad para controlar densidad
– Puede detener el bombeo al pozo y dejar recirculación en
movimiento
21. 21 Mixing Theory
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• Cuello de ganso
• Mark III cuchilla
• Mark III copa de mezcla
• Linea de recirculacion
• Jet de agua de mezcla
• Valvula de recirculacion
3. “Slurry Chief Mark III” Sistema de
Mezcla
22. 22 Mixing Theory
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Mark III, Cuello de Ganso
Cuchilla
Cuello de
Ganso
Jet de agua
de mezcla
• Cuchilla paralela al cuello de ganso
para reducir espacio
•Diametro de cuello de ganso
incrementado para suavizar golpe de
fluido contra la pared
24. 24 Mixing Theory
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Mark III, Filtro
Hacia linea de llenado
de tina
Hacia jet de mezcla
• Filtro debe ser montado en el
manifold de baja presion
•El filtro interno se limpia solo cuando
se bombea a traves de la linea de
llenado de la tina de mezcla
Ubicacion del filtro
interior
25. 25 Mixing Theory
SchlumbergerPrivate
Rompedor de Vacio
•Es una valvula check que
permite que aire entre en el
sistema cuando la reciculacion
esta corriendo y las valvulas de
cemento estan cerradas
Consecuencia de no
utilizar un rompedor
de vacio
apropiadamente
26. 26 Mixing Theory
SchlumbergerPrivate
Nuevo Concepto: CPF-376
• Dos tinas de mezcla,
capacidad de 6 y 14 bbls
• Dos NRD’s: uno para
mezclar y otro para bombear
al pozo
• Sistema de mezcla Mark III
• CemCAT
• Altos caudales de bombeo
• PTO’s usados para bombas
centrifugas
27. 27 Mixing Theory
SchlumbergerPrivate
Agenda
• Teoria de Mezcla: Energia de Mezcla y Efectos del
Tiempo de Mezcla en la lechada
• Equipo: Descripcion del equipo de mezcla – evolucion
de los sistemas slurry chief
• Calculos de Mezclado: Caudales de Agua y
Volumen de Agua en el tanque de mezcla
• Procedimientos de Mezclado: Operacion del Mark III
• Simulador de Mezcla Mark III
29. 29 Mixing Theory
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Calculos de Agua de Mezcla (2)
15.8-ppg class G neat cement slurry class G.
Ubique las valvulas del manifold en la posicion apropiada durante el
Proceso de Cebado.
30. 30 Mixing Theory
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Calculos de Agua de Mezcla (3)
12.6-ppg Extended slurry(14% D020)
Ubique las valvulas del manifold en la posicion apropiada durante el
Proceso de Cebado.
