05 - Pruebas de Lab Oratorio Para Los Cementos
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CM 117/ CL021
ProgramaPrograma de de Entrenamiento Entrenamiento Acelerado para SupervisoresAcelerado para Supervisores de de PozoPozo
Pruebas Pruebas de de LaboratorioLaboratorio
para los Cementos para los Cementos
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CM 117/ CL022
FuncionesFunciones deldel laboratorio laboratorio •• EvaluaciónEvaluación del del Desempeño Desempeño de de laslas lechadas lechadas
nn FaseFase deldel DiseñoDiseño de lade la Lechada Lechada
²²LaLa mediciónmedición dede ciertas característicasciertas características de lade la lechada bajo lechada bajo ciertas condicionesciertas condiciones dede fondofondo dede pozopozo..
nn FaseFase dede Ejecución Ejecución
²²SeguirSeguir lala preparaciónpreparación del materialdel material mezclado mezclado
•• Características Químicas Características Químicas
nn Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo oo cualitativocualitativo dede los componenteslos componentes de lade lalechadalechada antes deantes de que éstaque ésta seasea mezcladamezclada..
²²CementoCemento
²²AditivosAditivos
²²FluidoFluido dede MezclaMezcla
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CM 117/ CL023
EvaluaciónEvaluación deldel DesempeñoDesempeño -- Lechadas Lechadas
•• Regido porRegido por elel comitécomité de la APIde la API sobresobre la “la “EstandarizaciónEstandarización dedeCementosCementos 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 puro cemento puro
nn ProcedimientosProcedimientos dede examinación operacional para todas las examinación operacional para todas las lechdas lechdas
•• Procedimientos diseñados para simular las condicionesProcedimientos diseñados para simular las condiciones en elen elfondofondo de unde un pozo pozo
nn PresiónPresión
nn TemperaturaTemperatura
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CM 117/ CL024
EvaluaciónEvaluación de de EspaciadoresEspaciadores y y LavadoresLavadores
•• EvaluaciónEvaluación deldel efectoefecto dede limpieza limpieza
•• CompatibilidadCompatibilidad con elcon el Cemento Cemento
nn TiempoTiempo dede Espesamiento Espesamiento
nn PérdidaPérdida dede Fluido Fluido
nn Fuerza Compresiva Fuerza Compresiva
nn Reología Reología
•• Efectos sobreEfectos sobre elel lodo lodo
nn ReologíaReología etc.etc.
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CM 117/ CL025
Caracterización Química Caracterización Química
SeSe examinan cuatro tiposexaminan cuatro tipos dede muestrasmuestras::
•• PolvoPolvo dede Cemento Cemento
nn CC33A, CA, C33S, C2S, CS, C2S, C44AF yAF y Yeso Yeso
•• Cemento Seco Mezclado Cemento Seco Mezclado
nn ConsistenciaConsistencia
•• Cemento Fraguado Cemento Fraguado
•• AguaAgua de lade la mezclamezcla
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CM 117/ CL026
PreparaciónPreparación de lade la Muestra Muestra
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CM 117/ CL027
PreparaciónPreparación de lade la Muestra Muestra
•• Utilice muestras representativasUtilice muestras representativas..•• ObtenciónObtención de lade la muestra muestra
nn Antes del Antes del envío envío •• No seNo se debe utilizar ningún aditivo quedebe utilizar ningún aditivo que no seno se encuentreencuentre enen las las
muestrasmuestras de campode campo verdaderasverdaderas•• ProcedimientosProcedimientos dede muestramuestra yy manipulación manipulación
nn SPEC 10SPEC 10 SecciónSección 33
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CM 117/ CL028
DiseñoDiseño de lade la Lechada Lechada
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CM 117/ CL029
CaracterísticasCaracterísticas de lade la LechadaLechada
•• Agua LibreAgua Libre && SedimentaciónSedimentación de lade la Lechada Lechada
nn SeparaciónSeparación deldel aguaagua dede una lechada estática una lechada estática
nn SeSe mueve hacia arribamueve hacia arriba, se, se acumulaacumula enen bolsasbolsas o en lao en la cimacimade lade la columnacolumna dede cementocemento. .
nn ElEl resultado esresultado es unun aislamiento incompletoaislamiento incompleto de lade la zona zona
•• DensidadDensidad
nn EquilibrioEquilibrio dede las presiones debajolas presiones debajo de lade la superficie superficie
nn FuerzaFuerza final delfinal del cemento cemento
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CM 117/ CL0210
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 en en unun estado líquido bombeableestado líquido bombeable ((TiempoTiempo deldel TrabajoTrabajo + 1.5 + 1.5 vecesveces o 2 o 2 HorasHoras) )
•• PérdidaPérdida dede Fluido Fluido
nn DeshidrataciónDeshidratación de lade la lechada durantelechada durante lala fasefase dede colocación colocación
•• Reología Reología
nn ModelajeModelaje deldel flujoflujo de lade la lechada lechada
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CM 117/ CL0211
CaracterísticasCaracterísticas deldel Cemento Fraguado Cemento Fraguado
•• AdherenciaAdherencia
nn CementoCemento -- Revestidor &Revestidor & CementoCemento -- Formación Formación
•• ResistenciaResistencia aa los Sulfatos los Sulfatos
nn ReacciónReacción aa los sulfatoslos sulfatos dede magnesiomagnesio yy sódiosódio;;²²pérdidapérdida de lade la fuerzafuerza dede compresión compresión ²²agrietamiento bajo estrés agrietamiento bajo estrés
•• RetrogresiónRetrogresión de lade la Fuerza Fuerza
nn Desestabilizacion Desestabilizacion del del Cemento por encima Cemento por encima de >230de >230o o F.F.
•• Permeabilidad Permeabilidad
nn Lechadas livianas Lechadas livianas
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CM 117/ CL0212
FlujogramaFlujograma de de PruebasPruebas
COMPATIBILIDAD CEMENTO-ESPAC-LODO TIEMPO DE FRAGUE
REPORTE DE LABORATORIO
RESISTENCIA A LA COMPRESION
REOLOGIADENSIDAD
AGUA LIBRE FILTRADO
SOLICITUD DEPRUEBAS
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CM 117/ CL0213
ProcedimientosProcedimientos && EquiposEquipos dedeLaboratorio Laboratorio
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CM 117/ CL0214
SolicitudSolicitud dede AnálisisAnálisis de de Laboratorio Laboratorio
•• SometidoSometido a laa la formulaciónformulación de lade la lechadalechada dede cemento requerida cemento requerida porpor elel laboratorio laboratorio
•• Designar los aditivos necesarios paraDesignar los aditivos necesarios para lala lechada lechada •• Solicitar parámetros específicosSolicitar parámetros específicos de de ejecucionejecucion: :
nn DensidadDensidadnn ReologíaReología ((Viscosidad PlásticaViscosidad Plástica && PuntoPunto dede RendimientoRendimiento))nn PérdidaPérdida dede Fluido Fluido nn TiempoTiempo dede Espesamiento Espesamiento nn Agua Libre Agua Libre
•• Suministrar toda Suministrar toda lala información sobre los parámetroinformación sobre los parámetro del del pozo pozo nn TipoTipo dede TrabajoTrabajo,, ProfundidadProfundidad,, tipo dea aguatipo dea agua dede mezclamezcla & &
BHT, etc. BHT, etc.
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CM 117/ CL0215
CálculoCálculo de lade la Muestra Muestra
•• 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 agua agua
•• 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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CM 117/ CL0216
PreparaciónPreparación de lade la Lechada Lechada •• Se Se MezclaMezcla con con una equipo una equipo de alto de alto esfuerzo esfuerzo de de cortecorte ((WaringWaring
Blender)Blender)
nn DosDos velocidadesvelocidades dede rotación rotación
²²4000 RPM4000 RPM
²²12000 RPM12000 RPM
•• ElEl AguaAgua yy los Aditivos Líquidoslos Aditivos Líquidos sese mezclan primero mezclan primero
•• Añadir CementoAñadir Cemento // SólidosSólidos aa una velocidaduna velocidad de 4000 rpm (15de 4000 rpm (15segundossegundos) )
•• 12,000 RPM12,000 RPM porpor 3535 segundos segundos
•• ElEl procedimientoprocedimiento dede mezcladomezclado nono es conveniente es conveniente en en los los siguientessiguientes casoscasos: :
nn MicroesferasMicroesferas (D124)(D124)
nn NitrógenoNitrógeno ((LechadasLechadas de espuma)de espuma)
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CM 117/ CL0217
PruebasPruebas dede Lechada Lechada
•• MediciónMedición de lade la Densidad Densidad
nn MedidoMedido concon una Balanza Presurizada una Balanza Presurizada
nn Las Las 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 vidrio vidrio
GraduadaGraduada de 250 ml de 250 ml
nn ElEl agua libreagua libre en ml, seen ml, se mide luegomide luego de 2de 2 horas horas
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CM 117/ CL0218
PruebasPruebas dede lechadalechada -- cont.cont.
•• SimulaSimula lala cantidadcantidad dede filtrado pérdido bajo presión frentefiltrado pérdido bajo presión frente aa una una 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 condicionesde de fondo fondo dede pozopozo) )
•• LaLa formaciónformación permeablepermeable es simulada por una mallaes simulada por una malla de 325 meshde 325 mesh
nn Con Con Respaldo Respaldo de de una mallauna malla 60 mesh60 mesh
•• ParámetrosParámetros de lade la Prueba Prueba / / EntregaEntrega dede informesinformes
Prueba de Pérdida de Fluido
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CM 117/ CL0219
PérdidaPérdida del del Filtrado Filtrado
•• ParaPara las lechadas quelas lechadas que sese deshidratandeshidratan enen menosmenos de 30de 30minutosminutos, el valor de, el valor de PérdidaPérdida dede FluidoFluido sese obtiene obtiene mediantemediante::
nn RelaciónRelación
nn SimpleSimple cálculocálculo = F= F3030 = (F= (F77 x 2)x 2)
F 30 F 30 == Ft Ft 5.4775.477tt
××
F30F30 == Filtrato Filtrato a 30a 30 minutos minutos testesFt Ft == FiltratoFiltrato aa Tiempo Tiempo t t == TiempoTiempo enen minutos minutos
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CM 117/ CL0220
PruebasPruebas dede LechadaLechada -- cont.cont.
•• Calculada medianteCalculada mediante lala correlación entrecorrelación entre elel estrésestrés deldel cortecortey lay la tasatasa dede corte corte
•• 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
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CM 117/ CL0221
Reología Reología
•• 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 minutos minutos
Copa de la Lechada
BOB (Estacionario)
Manga rotacional
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CM 117/ CL0222
PruebasPruebas dede LechadaLechada -- cont.cont.
DeterminarDeterminar elel tiempo durantetiempo durante elel cualcual lala lechadalechada sese mantienemantiene enen estado estado fluido fluido
•• ElEl consistómetro presurizado simulaconsistómetro presurizado simula: : nn LaLa temperaturatemperaturann 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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CM 117/ CL0223
ProgramasProgramas API API
•• CambiosCambios dede PresiónPresión yy Temperatura Temperatura
•• Efecto sobreEfecto sobre elel TiempoTiempo dede Espesamiento Espesamiento
•• Evaluación RealistaEvaluación Realista deldel Laboratorio Laboratorio
•• Simulación por ComputadoraSimulación por Computadora ((CemCADECemCADE))
•• Instrumentación Nueva Instrumentación Nueva
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CM 117/ CL0224
Curva Curva deldel TiempoTiempo dede Espesamiento Espesamiento Ti
empo
Tiem
po(m
in)
(min
)TemperaturaTemperatura FF
BcBc1001005050
BcBc
Temp.Temp.
100100 200200 300300 400400 5005000014014013013012012011011010010090908080707060605050404030302020101000
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CM 117/ CL0225
PruebasPruebas dede LechadaLechada -- cont.cont.
•• FuerzaFuerza deldel cemento fraguado bajo condicionescemento fraguado bajo condiciones dede fondofondo
dede pozo pozo
•• EquipoEquipo: : nn BañoBaño de de CuradoCurado ((PresiónPresión ATM & 82ATM & 82ooC)C)nn CámaraCámara de de CuradoCurado (3000(3000 psipsi & 193& 193ooC)C)
•• Procedimiento Procedimiento
•• UnidadUnidad dede Medición Medición
•• Otros métodos Otros métodos
Fuerza Compresiva Fuerza Compresiva
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CM 117/ CL0226
ResistenciaResistencia a la a la CompresiónCompresión•• PobrePobre protecciónprotección contra contra laslas fuerzasfuerzas lateraleslaterales
Sistema Estable
Sistema Inestable
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CM 117/ CL0227
CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidosLAMLAM
KTCKTC
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CM 117/ CL0228
CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidos
•• API Spec. 10API Spec. 10 contiene los procedimientos para medircontiene los procedimientos para medir lalacompatibilidadcompatibilidad dede los fluidoslos fluidos..
•• LosLos effectoseffectos de unde un espaciadorespaciador oo Lavador QuímicoLavador Químico sonsoninvestigadosinvestigados..
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CM 117/ CL0229
CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidos
La La compatibilidad está determinada porcompatibilidad está determinada por::
•• Comparando las lecturasComparando las lecturas deldel FannFann dede diferentes velocidadesdiferentes velocidades conconlecturaslecturas deldel FannFann dede una lechadauna lechada base debase de cementocemento..
•• Comparando las lecturasComparando las lecturas deldel FannFann dede diferentes velocidadesdiferentes velocidades conconlecturaslecturas deldel FannFann de unde un espaciadorespaciador base. base.
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CM 117/ CL0230
CompatibilidadCompatibilidad dede FluidosFluidos
•• FluidosFluidos compatibles compatibles resultanresultan enen lecturaslecturas deldel Fann Fann similaressimilares
•• Diferencias incongruentes entre los resultadosDiferencias incongruentes entre los resultados de la de la prueba indicaran incompatibilidadprueba indicaran incompatibilidad
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CM 117/ CL0231
InformeInforme deldel AnálisisAnálisis dede Laboratorio Laboratorio
•• AlAl finalizarfinalizar lala formulaciónformulación y y pruebaspruebas de la de la LechadaLechada, se , se registranregistran loslos resultadosresultados en un en un informeinforme, , que incluyeque incluye::
•• ParteParte 11nn Información requerida Información requerida nn ResumenResumen dede los resultados los resultados nn ConclusionesConclusiones yy recomendaciones recomendaciones
•• ParteParte 22nn PruebasPruebas dede LaboratorioLaboratorio yy Resultados Resultados
•• ParteParte 33nn ApéndiceApéndice. De ser. De ser necesario necesario
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CM 117/ CL0232
ResumenResumen dede los Procedimientoslos Procedimientos de de lala Prueba Prueba
Categoria de la Prueba Equipo Referencia de l ProcedimientoToma 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
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CM 117/ CL0233
EquiposEquipos de de PruebaPruebaWaring Blender - Mezclador de Lechadas
Nota:
El Waring Blender impartemucha 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.
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CM 117/ CL0234
Balanza Presurizada - Densidad
Una en locación, otra en el Laboratorio
EquiposEquipos de de PruebaPrueba
35
CM 117/ CL0235
Viscosímetro Rotacional - Reologia
Resorte de Torsion
Cilindro Interno
Rotor
Bob
Taza
EquiposEquipos de de PruebaPrueba
36
CM 117/ CL0236
Consistómetro - Tiempo de Frague
HPHT
Atmosferico
EquiposEquipos de de PruebaPrueba
37
CM 117/ CL0237
Filtro Prensa - Perdida de Filtrado
HPHT Baja Presión
EquiposEquipos de de PruebaPrueba
38
CM 117/ CL0238
Resistencia a la CompresiónEquiposEquipos de de PruebaPrueba
UCA – No DestructivoMétodo Destructivo