UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO DIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA TIERRA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA PETROLERA
Laboratorio de Ingeniería de Perforación de Pozos
Práctica No. 7: “Determinación de la resistencia al esfuerzo compresivo de una lechada de cemento” Docente: González Espinosa Juan Manuel
Integrantes: Ayala Aguilar Alan Díaz Hernández Natalia Gabriel Cartagena Jackeline García Marmolejo César Alejandro Gómez García Idalia Gómez Molinero Erick Ricardo González Rodríguez Carlos Emiliano Leal Villavicencio Fernando Abel Sanchez Garcia Jorge Alberto Grupo: Brigada:
02 02
Semestre: 2017-1 Fecha de entrega: 18 de Noviembre del 2016
Objetivos ◆ Describir de manera clara y específica el procedimiento para determinar la
resistencia al esfuerzo compresivo de un bloque de cemento fraguado bajo condiciones de presión y temperatura que simulan las condiciones de fondo del pozo. ◆ Calcule el esfuerzo compresivo de ambos bloques de cemento fraguados y
elabore sus conclusiones de comparación.
Introducción Hay dos tipos de esfuerzos: Presión confinante: Es igual en todas las direcciones y su efecto sobre las rocas es disminuir su volumen. Esfuerzo diferencial: Es aquel que se aplica en una dirección determinada, existen los que provocan un acortamiento de un cuerpo rocoso (esfuerzos compresivos), y están aquellos que provocan un alargamiento del cuerpo (esfuerzos tensionales). Los esfuerzos compresivos son producidos por las fuerzas que actúan sobre una superficie. Pueden resolverse en una componente de esfuerzo normal al plano y otra de cizalla (paralela al plano). Una muestra de roca a la cual se le aplica un determinado esfuerzo sufre una deformación la cual puede ser elástica o plástica.
Materiales y equipos. ❖ Cemento de construcción. ❖ Agua. ❖ Balanza granataria. ❖ Consistómetro atmosférico ❖ Probeta graduada de 250 ml. ❖ Cuchara metálica. ❖ Espátula de acero. ❖ Jeringa. ❖ Guantes y cubrebocas. ❖ Vaso de cristal para cementos. ❖ Mezcladora Chandler. ❖ Cámara de curado y cubos de fraguado
Desarrollo de actividades
1. Se hicieron los cálculos previos para determinar la cantidad de cemento, agua y aditivos que se requerían para elaborar la lechada de cemento. 2. Se procedió a pesar el frasco de vidrio. 3. Posteriormente se pesó el cemento y seguidamente se vertió al frasco de vidrio. 4. Con ayuda de la espátula se hicieron los ajustes necesarios para que el cemento pesara según los cálculos obtenidos previamente. 5. Una vez obtenidas la cantidad de agua y cemento indicados procedimos a encender la mezcladora Chandler. 6. Colocamos en el vaso de la mezcladora Chandler el cemento y el agua previamente pesados, ingresando cada uno de manera rápida y de forma uniforme para evitar que se hicieran burbujas de aire en la lechada. 7. Se dejó revolver durante un periodo de tiempo hasta obtener una lechada óptima. 8. Vertemos la lechada en el tubo contenedor del consistómetro atmosférico y lo colocamos dentro del aparato con el fin de simular el bombeo de cemento en circulación por un tiempo total de 20 minutos.
Imagen 1. Colocación de lechada en el consistómetro atmosférico
Imagen 2. Lechada en consistómetro
9. Se colocó la lechada en una probeta y se cubrió con una bolsa de plástico, se esperó un tiempo de dos horas para poder observar el efecto de agua libre.
Imagen 3. Colocación de la lechada dentro de la probeta
Gráficas y resultados
Conclusiones ● Ayala Aguilar Alan: En esta práctica aprendimos la manera correcta de emplear los aditivos, que se utilizan para darle ciertas características especiales a la lechada de cemento, sin embargo se debe de tener cuidado y calcular correctamente la cantidad necesaria de cada aditivo que se vaya a utilizar. Por desgracia el equipo no funcionaba y por ello no pudimos observar el modo correcto de utilizarlo.
● Díaz Hernández Natalia: De esta práctica cabe destacar el uso de los aditivos ya que son los que permiten, de mejor manera, una cementación afín a las características que posee el pozo y aquellas del yacimiento. Sin embargo, al igual que el cemento y el agua, es de importancia el cálculo de las cantidades a invertir y por lo tanto el pesarlo debe ser un procedimiento meticuloso. Debido a la cementación y cómo está compuesta la misma, se espera que pueda cumplir su función principal, de aislar el pozo de la formación. Se destaca la pérdida de fluido por filtrado ya que puede causar la desestabilización del pozo o alteraciones a la hora de la producción.
● Gabriel Cartagena Jackeline. El estudio del cemento es de gran importancia para las lechadas, ya que debe soportar presiones de las formaciones para realizar un buen diseño de pozo. Aunque en la práctica no pudimos ver el funcionamiento de la prensa hidráulica, pudimos comprender de forma teórica que el cemento de construcción presenta una mayor resistencia a comparación del cemento H. Con esto se pudo comprender que la realización de una buena lechada de cemento debe tomar en cuenta muchos factores, entre ellos la fuerza de compresión que soporta, esto con el fin de evitar accidentes en la perforación.
● García Marmolejo César Alejandro La resistencia a la compresión es un parámetro importante ya que de este dependerá las presiones necesarias para impedir el aporte de fluidos y deberá ser la adecuada para no dañar a la formación debido a que estos parámetros obedecen a la presión que podrá ser ejercida sobre la columna de cemento a una profundidad determinada. En la práctica, usamos aditivos (con los cuales tuvimos que ser muy precavidos) para mejorar la calidad de la lechada, en este caso en cuestión de resistencia a la compresión es necesario hacer pruebas para determinar la cantidad adecuada de aditivos necesarios para mejorar la lechada sin alterar otras propiedades como el control de filtrado o el tiempo de fraguado.
● Gómez García Idalia Conocer los valores de la resistencia a la compresión es muy importante ya que ayudará como soporte de las presiones diferenciales a lo largo de la columna. La prueba para determinar el esfuerzo compresivo, nos indica el tiempo de espera necesario, entre la colocación de una lechada y la siguiente operación a desarrollar en el pozo como seguir perforando o realizar completaciones. Durante la perforación, el incrementar la densidad de la lechada, disminuye el tiempo requerido para desarrollar una adecuada fuerza compresiva. Seleccionando el cemento apropiado y aplicando buenas prácticas de cementación, los tiempos de espera de fraguado del cemento pueden ser reducidos considerablemente.
● Gómez Molinero Erick Ricardo Durante la práctica se cumplieron los objetivos propuestos ya que se determinó la resistencia al esfuerzo compresivo de un bloque de cemento fraguado bajo
condiciones de presión y temperatura que simulan las condiciones de fondo estático de pozo utilizando la prensa hidráulica para someter al bloque de cemento al esfuerzo compresivo. Una vez realizado esto se pudo reportar la fuerza requerida para romper la muestra de cemento, además se observó la geometría que adopta el bloque una vez fracturado. La importancia de estas pruebas radica en comprobar la resistencia del cemento a las condiciones de fondo de pozo para cumplir con todas las funciones de una cementación exitosa.
● González Rodríguez Carlos Emiliano La resistencia a la compresión es una de las propiedades más importantes de una lechada debido a que de ella depende la presión máxima ejercida sobre la lechada de cemento a una profundidad establecida. Debido a estas razones es necesario conocer el procedimiento adecuado para determinar la resistencia a la compresión con el uso de aditivos, estos aditivos mejorar el funcionamiento y calidad de la lechada de cemento, el aditivo que es utilizado principalmente es la bentonita, aunque es posible usar aditivos controladores de filtrado combinados con el uso de extendedores y antisedimentantes para lograr un diseño de lechada libre de cero agua libre y resistencia adecuada a la compresión.
● Leal Villavicencio Fernando Abel. Al efectuar la práctica se aprendió a usar de manera correcta la instrumentación necesaria para llevar a cabo un buen desarrollo, de igual forma se comprendió la característica de la resistencia de compresión la cual resulta ser el grado de resistencia del cemento fraguado a una fuerza compresiva por unidad de área, de tal manera que tienda a colapsarlo.
Sanchez Garcia Jorge Alberto. Bibliografía ● B. Nelson Erick. (2012). Fundamentos de cementación de pozos. 27 de Agosto del 2016, de Schlumberger Sitio web: https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish12/sum12 /define_cement.pdf ● Tesis Huerta, M. and Legorreta, R. (2010). Cementación de pozos Horizontales. Licenciatura. UNAM.
