cemento, api, composicion del cemento

1. TEMA 3
ANTECEDENTES DE LA CIMENTACIÓN DE POZOS 6 Hrs
teóricas 3 Hrs Practicas
3.1.- MATERIALES DE CEMENTACION
3.2.- OBTENCIÓN DEL CEMENTO
3.3.- PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL CEMENTO
3.4.- COMPOSICIÓN QUÍMICA
3.5.- CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS ASTM Y API
3.6.- ADITIVOS Y APLICACIÓN

2. Los cementos se utilizan universalmente para las operaciones de terminación para llenar el
espacio anular entre la tubería de revestimiento y el pozo descubierto.
Las principales funciones de los procesos de cementación primaria son
•unir y soportar la tubería de revestimiento
•restringir el movimiento de fluido entre
formaciones
•proteger la tubería de revestimiento en contra de
corrosión
•proteger la tubería de revestimiento en caso de
cargas de choque al perforar a mayor profundidad
•para obturar con lodo zonas de pérdida de
circulación (o ladrón).

3. Unidad A: Cementos API
El American Petroleum Institute (API) ha identificado nueve
tipos de cementos de acuerdo con la composición y propiedades
físicas.
Los diferentes tipos fluctúan desde cementos de construcción
estándar hasta cementos diseñados para utilizarse a
miles de pies por debajo de la superficie.
Esta unidad contempla
•Clasificación API
•Manufactura y Composición

4. Clasificación API
Los nueve tipos de cementos clasificados por API son
•API Clase A y B (cemento Portland)
•API Clase C (cemento rápido de alta resistencia)
•API Clase D, E y F (cemento retardado)
•API Clase G y H (cemento básico)
•API Clase J (sólo por pedido especial).
Los cementos API Clases G y H se usan comúnmente
en una gran área geográfica. Las clases A, B y C se
utilizan en sitios geográficos específicos en donde las
condiciones de fondo de pozo requieren de
propiedades especiales del cemento. Las clases D, E y
F rara vez se

5. Existen otros materiales que tienen propiedades de cemento ligeramente diferentes y que son comúnmente
utilizados en los procesos de cementación primaria.
Esos materiales no recaen dentro de una clasificación API en específico y se clasifican como “Cementos
Especiales”.

6. Piedra caliza
(Carbonato de calcio)
+
Arcilla
+ algunos oxidos de hierro y
Aluminio
temperatura Clinker

7. Clinker Yeso Cemento

8. ALMACENADO DE MATERIAS PRIMAS

9. PROCESO HUMEDO

10. PROCESO SECO

11. PROPIEDADES DE LA LECHADA
Varian de acuerdo a :
. Ubicación geográfica
· Condiciones de fondo del pozo (temperatura, profundidad, etc.)
· Tipo de trabajo de cemento
· Tipo de agua de mezcla.
Propiedades del Cemento que se pueden modificar
· Los factores que influyen en las propiedades de
la lechada ( relación de agua de las lechadas de cemento (galón/saco)
· densidad de la lechada (lb/gal) rendimiento de la lechada (ft3/saco)
· Tiempo de espesamiento
· Resistencia a la compresión
· Propiedades de flujo

12. Relación Agua o Galones de Agua requeridos por saco.-
Va determinar el tiempo de Espesamiento y la resistencia a la compresión
Demasiada agua: El agua libre aparece en la parte superior de la
lechada en la tasa de muestra y retrasa el fraguado.
•Muy poca agua: La lechada es espesa y difícil
de bombear y acelera el fraguado.

14. Las propiedades de la lechada que se ven más afectadas
por los cambios de densidad son
•tiempo de espesamiento
•características de flujo (capacidad de bombeo)
•eficiencia del desplazamiento de fluido de
perforación
•agua libre
•fraguado
•resistencia a la compresión
•pérdida de fluidos.

15. TIEMPO DE ESPESAMIENTO
• TIEMPO REQUERIDO PARA QUE UN CEMENTO SE TORNE NO BOMBEABLE.
Se establecen en respuesta a :
· Los resultados de las pruebas de laboratorio
· Las condiciones reales del pozo
la temperatura, más que la profundidad, tiene el mayor efecto sobre los
tiempos de espesamiento del cemento

16. • INVASIÓN DE AGUA – QUE OCASIONA QUE NO HAYA FRAGUADO
• · PÉRDIDA DE AGUA A LA FORMACIÓN - OCASIONA UN FRAGUADO ACELERADO
• · INTERRUPCIÓN DURANTE LA APLICACIÓN DE LA LECHADA DE CEMENTO – SE ACELERA EL
• ESPESAMIENTO Y LA LECHADA FRAGUA MÁS RÁPIDO QUE LO REPORTADO POR LAS CONDICIONES DEL
LABORATORIO
• · CONTAMINACIÓN – OCASIONA QUE FALLE EL FRAGUADO.

17. RESISTENCIA A LA COMPRESION
• LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ES LA CANTIDAD DE FUERZA REQUERIDA PARA SOPORTAR
UNA SARTA DE TUBERÍA DE REVESTIMIENTO.
• LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN BRINDA LA BASE PARA LA MAYORÍA DE LA
REGLAMENTACIÓN WOC (ESPERANDO FRAGUADO POR SUS SIGLAS EN INGLÉS).
• ESTANDAR MINIMO ACEPTABLE 500PSI

19. ADITIVOS
• · ACELERADORES
• · ADITIVOS LIGEROS
• · ADITIVOS PESADOS
• · RETARDADORES
• · ADITIVOS DE PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
• · ADITIVOS DE PÉRDIDA DE FLUIDO
• · DISPERSANTES
• · ADITIVOS DE CONTROL DE GAS
• · MATERIALES DE ESPECIALIDAD

20. ACELERADOR
• LOS ACELERADORES DE CEMENTO ACORTAN EL TIEMPO DE ESPESAMIENTO Y REDUCEN EL WOC.
• LOS ACELERADORES COMUNES SON
· CLORURO DE CALCIO (EL MÁS AMPLIAMENTE UTILIZADO)
· CLORURO DE SODIO
· AGUA SALADA
· CAL-SEAL
· ECONOLITE
· VERSASET

21. ADITIVOS LIGEROS
• EL PESO DE LA LECHADA REQUIERE REDUCIRSE PARA PROTEGER FORMACIONES QUE TENGAN UNA BAJA
GRADIENTE DE FRACTURA O POR RAZONES ECONÓMICAS.
• LA BENTONITA ES UNO DE LOS ADITIVOS LIGEROS MÁS COMÚNMENTE UTILIZADOS. SE PUEDE UTILIZAR PARA
• FORMULAR LOS SIGUIENTES CEMENTOS LIGEROS:
· CEMENTO DE GEL MEZCLADO (1 A 16%)
· BENTONITA PREMEZCLADA (PREHIDRATADA)
· CEMENTO MODIFICADO (PATENTE DE HUMBLE)
· CEMENTO CON ALTO CONTENIDO DE SAL GEL (PATENTE DE GULF)
• EL CEMENTO DE ESPUMA QUE UTILIZA NITRÓGENO (N2) PRODUCE LECHADAS DE 4 A 19 LB/GAL,

22. ADITIVOS PESADOS
• EL OBJETIVO PRINCIPAL DE LOS ADITIVOS PESADOS ES LIMITAR LAS ALTAS PRESIONES DE
FORMACIÓN. LOS ADITIVOS PESADOS SE UTILIZAN PARA OBTENER DENSIDADES DE LECHADAS DE
HASTA 20 LB/GAL.
LOS MATERIALES MÁS COMÚNMENTE UTILIZADOS PARA DENSIFICAR LOS CEMENTOS SON
· HEMATITA (MINERAL DE HIERRO)
· BARITA (MÁS COMÚN EN FLUIDOS DE PERFORACIÓN)
· ARENA OTTAWA
. SAL

23. RETARDADORES DE CEMENTO
• DESACELERAN TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO (HIDRATACIÓN) PARA QUE PUEDA ÉSTE APLICARSE DE FORMA SEGURA.
• LAS ALTAS TEMPERATURAS DE POZOS PROFUNDOS OCASIONAN QUE EL CEMENTO FRAGÜE PREMATURAMENTE.
• TIENEN UN RANGO DE TEMPERATURA EFECTIVO LIMITADO 115 A 225°F.
SON:
· LIGNINAS (LIGNOSULFONATO DE SODIO,
LIGNOSULFONATO DE CALCIO)
· CELULOSA HIDROXIETÍLICA CARBOXIMETÍLICA (CMHEC)
· AGUA SALADA SATURADA
· ÁCIDOS ORGÁNICOS
· POLÍMEROS SINTÉTICOS

24. ADITIVOS DE PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN
• PÉRDIDA DE LA CIRCULACIÓN PUEDE PERDERSE DEBIDO A :
· UN BAJO GRADIENTE DE FRACTURA
· FORMACIONES NO CONSOLIDADAS
· FORMACIONES FRACTURADAS
· FORMACIONES CAVERNOSAS
· Granulares (gilsonita, carbón,
perlita, mica)
· Fibrosos (nylon, polipropileno)
· Laminados (celofán)
· Materiales especializados de
fraguado
repentino o gelado

25. DISPERSANTES DE CEMENTO O
REDUCTORES DE FRICCIÓN
• LOS AGENTES DISPERSANTES SE AÑADEN A LAS LECHADAS DE CEMENTO PARA MEJORAR SUS
PROPIEDADES DE FLUJO.
· POLÍMEROS
· SAL
· RETARDADORES
· ADITIVOS DE PÉRDIDA DE FLUIDO
· ÁCIDOS ORGÁNICOS

26. Principales componentes
Los cementos API son cementos portland, que es un tipo de cemento. Los cementos portland también
son llamados cementos hidráulicos porque fraguan bajo agua.
C3S Silicato tricálcico
C2S Silicato dicálcico
C3AAluminato tricálcico
C4AF Ferroaluminato tetracálcico
Oxidos de hierro (adicional)

27. • C3S SILICATO TRICÁLCICO
ES EL MAYOR COMPONENTE DEL CEMENTO PORTLAND (50%)
CONTRIBUYE AL FRAGÜE Y RÁPIDO DESARROLLO DE RESISTENCIA
• C2S SILICATO DICÁLCICO
20 - 25% DEL CLINKER
HIDRATACIÓN MÁS LENTA QUE EL C3S
CONTRIBUYE A LEVE RESISTENCIA A LARGO TIEMPO

28. C3AAluminato tricálcico
generalmente 0 - 8%
regula la resistencia al ataque de los sulfatos
promueve la hidratación rápida
controla el tiempo de fragüe, reología y resistencia temprana del cemento
Si está presente en < 3% se considera un cemento de alta
resistencia a los sulfatos
C4AF Ferroaluminato tetracálcico
está en la fase intersticial, baja reactividad
promueve el bajo calor de hidratación
Oxidos de hierro (adicional)
con incremento de C4AF
con reducción de C3A

29. CEMENTACION PRIMARIA
• UNE LA TUBERÍA CON LA PARED DEL POZO Y EVITA LA COMUNICACIÓN DE FLUIDOS EN EL POZO DE UNA
ZONA A OTRA.
• LA CEMENTACIÓN PRIMARIA AÍSLA ZONAS DE MANERA QUE LA MIGRACIÓN DE FLUIDOS NO PUEDA OCURRIR.
POR EJEMPLO, PREVIENE:
- ACEITE, GAS, Y AGUA SALADA DE LA MIGRACIÓN Y QUE OCASIONEN CONTAMINACIÓN DE LA ZONA DE AGUA
DULCE.
- QUE EL AGUA SALADA MIGRE A LAS ZONAS DE GAS Y ACEITE Y SE OCASIONEN PROBLEMAS DE
PRODUCCIÓN COMO LA CONTAMINACIÓN DEL POZO.
·LA CEMENTACIÓN PRIMARIA GENERA UN SELLO Y PROTEGE A LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO EN CONTRA DE

30. - FORMACIÓN DE FLUIDOS O GAS, QUE PODRÍAN A SU VEZ CAUSAR
CORROSIÓN DE LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO DE LA PRESIÓN EXTERNA, QUE
PODRÍA COLAPSAR LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO U OCASIONAR UN
REVENTÓN.
- DERRUMBES MIENTRAS SE LLEVE A CABO PERFORACIÓN MÁS PROFUNDA.
· LA CEMENTACIÓN PRIMARIA SOPORTA LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO Y
PROTEGE A LA SARTA DE ÉSTA EN CONTRA DE:
- EL PESO EXCESIVO DE OTRAS SARTAS.
- LA POSIBILIDAD DE QUE LOS TRAMOS INFERIORES PUEDAN DESTORNILLARSE.

31. VOCABULARIO DE CEMENTACION