Previo #1 “Lechadas de Cemento” Que es el cemento El cemento es una mezcla compleja de caliza, sílice, fierra y arcilla molida y calcinada que al entrar en contacto con el agua forma un cuerpo sólido. Principales características. Baja permeabilidad, insoluble en agua, resistencia a temperaturas altas Mencione y explique el proceso de Fabricación del cemento En el proceso seco, se preparan las materias primas y se pasan a un molino para homogeneizar el tamaño de las partículas y su cantidad, pasando por un separador de aire, y se llevan a silos mezcladores para su almacenamiento antes de alimentarse al horno rotatorio. Proceso húmedo, se efectúa una mezcla de las materias primas con agua, para mantener en forma mas homogénea los materiales, haciéndola pasar también por un molino para unif ormar el tamaño de la partícula y luego se pasa la mezcla a unos contenedores que lo mantienen en movimiento, antes de pasar al horno rotatorio. Esta mezcla de materia cruda, seca o húmeda según el proceso de fabricación se alimenta por la parte más elevada ,al horno rotatorio inclinado, con un gasto uniforme unifor me , y viaja lentamente por gravedad a la parte inferior del mismo. Para cemento petrolero el horno se calienta con gas a temperaturas de 1430 a 1540 °C . Estas temperaturas originan reacciones químicas entre los ingredientes de la mezcla cruda, resultando un material llamado clinker. El clinker se deja enfriar a temperatura ambiente con corriente de aire , en una área inmediata al horno , construida bajo el diseño para controlar la velocidad de enfriamiento. Una vez frio se almacena y se muele en molino de bolas , dándole el tamaño deseado a las partículas. El Clinker aumenta al molino de cemento conjuntamente con una dosificación de sulfato de calcio dihidratado, con lo que se obtiene el producto terminado de cemento Portland. Principales compuestos del cemento y sus funciones 1.- Silicato tricalcico (3CaO.SiO) es el componente más abundante y factor principal para producir la consistencia temprana ( de 1 a 28 dias). 2.- Silicato dicalcico (2CaO.SiO2) proporciona la resistencia gradual después de los 28 días. 3.- Aluminato tricalcico (3C8O.Al2O3) proporciona resistencia al ataque de los sulfatos, reacciona rapido con el agua, pero no produce calor de hidratación y resistencia a la compresion, influye en la reolgia del cemento, formando geles y durabilidad
Clasificación API y ASTM de los cementos Cemento clase A o tipo I: 1830m, 77°C, No se requieran propiedades especiales Cemento clase B o tipo II: 1830M,77°C, Se requieren moderada resistencia a los sulfuros Cemento clase C o tipo III: 1830M,77°C, Se requiere alta resistencia a la compresión temprana, se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfuros Cemento clase D: 1830-3050m, 110°C y presión moderada. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos Cemento clase E: 1830-4270m, 143°C y alta presión, Se fabrican en moderada y alta resistencia a los sulfatos Cemento clase F: 3050-4880M,160°C, en donde existe alta presión, Se fabrican en moderada y alta resistencia a los sulfatos Cementos clase G y H: 0-2240m, Puede modificarse con adición de aditivos puede emplearse a cualquier profundidad y altas temperaturas Clase J o Tipo VIII: 3660-4880m,177°C. En etapas de experimentación Propiedades físicas de los cementos Resistencia ala compresión (5000 psi) Tiempo bombeable Densidad de lechada (11-18.5 lb/gal) Perdida de agua Resistencia ala corrosión (c3a 0-3%) Permeabilidad baja Categorías de los aditivos y sus funciones Aceleradores. - Son productos que reducen el tiempo de fraguado inicial y aceleran el desarrollo de la resistencia a la compresión. Retardadores.- Las altas temperaturas crean la necesidad de retardar el fraguado de las lechadas, esto es, aumentar el tiempo de bombebilidad con el objeto de que permita su colocación en el espacio anular. Controladores de filtrado.- Son utilizados para reducir la perdida de agua de la lechada durante y después de la cementación. Una lechada normal tiene un filtrado de 1000 cm3/30 mim, por lo que es necesario limitar la perdida de agua hacia la formación para: Minimizar la hidratación de las arcillas y Minimizar el daño a la formación. Densificantes.- Son aditivos que incrementan la densidad de la lechada para un optimo control de la presión de formación.
Reductores de densidad.- En muchos casos la densidad normal de una lechada es demasiado alta para los requerimientos del pozo, razón por la cual es necesario bajar la densidad para reducir la presión hidrostática y mejorar la economía de la lechada. Dispersantes.- Son aditivos que nos permiten bajar la viscosidad de la lechada y disminuir la velocidad requerida para alcanzar un flujo turbulento durante el desplazamiento y además reduce las perdidas de presión por fricción. Los mas comunes son: Cloruro de sodio, lignosulfonato calcico y los polímeros. Extendedores.- Mejoran la adherencia del cemento con la TR y la formación. Antiespumantes.- Aditivos utilizados para liberar el aire entrampado en la lechada de cemento durante su mezclado. Controladores de perdida de circulación.- Previenen la perdida de circulación antes y durante la cementación. Formaciones poco consolidadas. Bajo gradiente de fractura. Formaciones naturalmente fracturadas. Cavernas Mencione y describa el equipo de flotación Zapata flotadora.- Cuando el peso de la T.R. es alto y las condiciones del equipo de perforación no son muy adecuadas se utilizan accesorios cuyo objetivo es el de incrementar la flotación de la T.R. para reducir los esfuerzos en el gancho y mástil. Este accesorio lleva una válvula integrada la cual permite el flujo en sentido directo pero no en inverso, impidiendo que el cemento se regrese y entre a la tubería de revestimiento. Es la primera que se instala. Cople flotador.- Este accesorio se instala generalmente tres tramos de T.R. arriba de la zapata (guía o flotadora), el sistema de flotación es similar al de la zapata flotadora y se utiliza cuando no se tiene la zapata flotadora o cuando se requiere tener una mayor efectividad en la flotación. También sirve para alojar el tapón limpiador y desplazador. Cople diferencial.- Este accesorio se utiliza en T.R. intermedias someras cuando no se utiliza la zapata flotadora pero se requiere del equipo de flotación por la alta presión diferencian causada por el cemento. Se instala en lugar del cople flotador y se mete al pozo como cople de retención y cuando esta en el fondo se activa mediante una canica de acero quedando como flotador. También sirve para alojar los tapones. Que son las lechadas de cemento Es una mezcla de cemento, arena fina y agua, utilizada para sellar fisuras o grietas en un determinado lugar para evitar que se filtran los fluidos Son suspensiones altamente concentradas de partículas sólidas en agua, el contenido de sólidos en una lechada puede llegar hasta un 70 %
Tipo de Lechadas de cemento y sus funciones Lechada base: agua+cemento Diseño de lechada: Agua +cementos + aditivos ¿Se puede realizar diseños de lechada de cementos? Explique El programa de cementación debe diseñarse para obtener una buena cementación primaria. El trabajo debe aislar y prevenir la comunicación entre las formaciones cementadas y entre el hoyo abierto y las formaciones someras detrás del revestidor. Debe considerarse el no fracturar alrededor de la zapata del conductor o de la sarta de superficie durante las subsiguientes operaciones de perforación o cuando se corren las otras sartas de revestimientos. Si ya que para diseñarla se tiene que tomar en cuenta la presión y temperaturas por la influencia que tiene en el tiempo de espaciamiento. También hay que tener en cuenta si hay que rellenar cavidades o abandonar el pozo.
Que es cementación La cementación de pozos es el proceso que consiste en mezclar y desplazar una lechada de cemento hacia el fondo del pozo a través de la T.R. y luego hacia el espacio anular en donde fraguara. En general las cementaciones pueden clasificarse en tres tipos: 1.Cementaciónprimaria. 2.Cementaciónforzada. 3.Taponesdecemento. Clasificación y descripción de los tipos de cementación 1.- La cementación primaria: Es el proceso de colocar cemento entre la tubería de revestimiento y la pared del pozo (formación), se ejecuta inmediatamente después de introducir la T.R. y sus principales objetivos son: Aislar formaciones de alta o baja presión. Aislar formaciones con flujo de agua (dulce o salada). Aislar zonas productoras. Formar un sello hidráulico entre la T.R. y la formación. Proporcionar un sostén a la T.R. Reducir el proceso de corrosión exterior de la T.R, 2.- La cementación forzada: Se describirse como el proceso de forzar a presión una lechada de cemento a través de perforaciones realizadas en la T.R., en roturas de esta y a través de la formación. Sus principales objetivos son: Corregir una cementación primaria. Abandonar zonas productoras agotadas. Obturar roturas en la T.R.
Para realizar exclusiones de agua. Para obturar zonas de perdida de circulación. 3.- Los tapones de cemento: las colocaciones de tapones de cemento tienen los siguientes objetivos: Abandono de pescados. Para corregir desviaciones durante la perforación. Abandono de intervalos agotados o invadidos En operaciones de pesca para fijar el pez. Como protección durante operaciones especiales. Que equipos se emplean para elaborar las lechadas de cemento Cuál es la gravedad específica y el requerimiento de agua normal en los tipos de cemento según el API y el ASTM Clase de Cemento API A B C D E F G H
ASTM TIPO I TIPO II TIPO II TIPO IV TIPO V TIPO VI TIPO VII TIPO VIII
Agua de mezcla Gal/sx 5.2 5.2 6.3 4.3 4.3 4.3 5 4.3
Densidad (lb/gal)
Gravedad Especifica
15.6 15.6 14.8 16.4 16.4 16.4 15.8 16.4
1.8992 1.8992 1.7734 1.9652 1.9652 1.9652 1.8933 1.9352
%H2O/peso sx
46 46 56 38 38 38 44 38
Previo #2 “Densidad de una Lechada de Cemento” 1. ¿Cómo se define la densidad? La densidad es una propiedad física característica de cualquier materia. Es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo (m/v) ; es decir, es la cantidad de materia (masa) que tiene un cuerpo en una unidad de volumen. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico , pero por razones prácticas se utiliza normalmente el gramo por centímetro cúbico.
2. ¿Explique la importancia de la densidad en la perforación de pozos petroleros Define la capacidad del lodo de ejercer una contrapresión en las paredes de la Perforación, controlando de este modo las presiones litostática e hidrostática existentes en las formaciones perforadas. Es decir, Para controlar el fluido de la formación y no se arranque el pozo. Densidad de lodo es una de las propiedades de los fluidos de perforación importante ya que equilibra y controla la presión de formación. Por otra parte, también ayuda a la estabilidad del pozo. 3. ¿Para determinar la densidad en una lechada se deben tomar en cuenta dos propiedades importantes? Descríbalas Presión Y Temperatura
.- Para determinar la densidad en una lechada se deben tomar en cuenta dos propiedades importantes de las formaciones perforadas: La presión de poro y la presión de fractura. Siempre se deberá diseñar con la máxima densidad permisible por la presión de fractura, ya que nos proporcionará una mayor resistencia compresiva en el cemento Presión de fractura: Es la presión que resiste la formación antes de abrirse o fracturarse en un punto dado del hoyo. Presión de poro se define como la presión que actúa sobre los fluidos en los espacios porosos de la rosa se relación con la salinidad el fluido 4. ¿Qué equipo se utilizan para determinar la densidad de una lechada de cemento y cómo funcionan? 3 ejemplos BALANZA PRESUIZADA: Utilizamos una balanza presurizada para determinar la densidad de los fluidos, para minimizar el efecto del aire en la lechada, para así obtener una medición más representativa de las condiciones del fondo del pozo. Después de preparar la lechada, la copa de la balanza se llena hasta casi el borde de la misma, se tapa la copa, se presiona y sella, y el exceso de lechada se libera por la válvula. La medición se realiza colocando el instrumento en el soporte y deslizando en indicador de peso hasta que la burbuja se
estabiliza, la lectura de densidad se obtiene al leer uno a las cuatro escalas marcadas en el brazo de la balanza. BALANZA DE LODOS Y BALANZA GRANATARIA 5. ¿qué son los aditivos para cemento. ¿Cómo se clasifican y mencione por lo menos 3 ejemplos de cada uno de ellos? Aceleradores. cloruro de calcio, cloruro de sodio, cal Seal y agua de mar Retardadores. Lignosulfonato de calcio, Derivado de la celulosa y Borax Controladores de filtrado: HALLAD-323, HALLAD-567, HALLAD-361A Densificantes. Hematita, barita y arena Reductores de densidad: Bentonita, perlita, esterilita y gilsonita Dispersantes., cloruro de sodio, Lignosulfonato de calcio y polimeros Extendedores. Bentonita, tierra dratomarea, gitaonita Antiespumantes Siliconas, éteres, poliglicoles Controladores de perdida de circulación. Polímeros orgánicos 6. ¿Qué sustancias se utilizan para modificar la densidad de una lechada de cemento? Densificantes: Son aditivos que incrementan la densidad de la lechada para un óptimo control de la presión de formación Reductores de densidad. En muchos casos la densidad normal de una lechada es demasiado para los requerimientos del pozo, razón por la cual es necesario bajarla densidad para reducir la presión hidrostática y mejorar la económica de la lechada 7. ¿con que fluido se presuriza en una prueba de densidad de lechada? Con el mismo que se elabora la lechada de cemento, comúnmente agua. 8. Mencione por lo menos 4 unidades en la que se reporta la densidad de una lechada de cemento El peso por unidad de volumen de una lechada de cemento, que suele darse en unidades de kg/m 3 o lbm/gal. libras por pie cúbico (lb/ft3), o gramos por mililitro (g / ml). 9. Defina los siguientes compuestos: Columna Hidrostática: La columna en sí representa el peso del volumen del fluido, por lo tanto, varía según el peso específico (g) del fluido. Presión ejercida por una columna de fluido, dependiente de su altura y de su densidad. Presión hidrostática. Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta
presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura a la que esté sumergido el cuerpo y se calcula mediante la siguiente expresión: P=pgh+P Que es una ventana operativa y cual es su función Es el área de operación definida por la presión de formación y la presión de fractura, y nos indica los rangos sobre los cuales se deben manejar las presiones conforme se avanza en la perforación, cuidando que la presión no supere la de fractura y dañe a la formación y que no sea menor que la presión de formación y ocasione un descontrol del pozo. Presión de formación normal. Se dice que una presión de poros es “normal” cuando es causada solamente por la columna hidrostática del agua connata contenida en los poros de la formación y existe comunicación con la superficie. Presión de formación anormal. Es cualquier presión de formación mayor que la presión normal. Teóricamente se consideran como presiones anormales aquellas altas presiones de formación cuyos gradientes varían entre 0.465 a 1.0 lppc por pie. Presión Anormal de poros se define como cualquier presión de los poros que sea mayor que la presión hidrostática del agua de formación Presión de fractura. Es la presión necesaria para fracturar la formación. En la operación de alta presión es el valor que hay que alcanzar antes de inyectar el cemento. Si la formación es permeable, el filtrado ingresara a cualquier valor por arriba de la presión poral de la formación con la técnica de baja presión, puede obtenerse una operación satisfactoria sin rotura de la formación. Presión de poro.- La presión de poro (PP) es la presión del fluido entrampado en el medio poroso. Típicamente la predicción de la PP emplea la definición del esfuerzo efectivo de Terzaghi que relaciona el esfuerzo total (esfuerzos vertical y horizontal de compresión debido a la carga gravitacional y el empuje lateral), el esfuerzo efectivo (acción combinada de todo s los contactos grano a grano) 10. ¿Qué es la densidad bulk, la prueba de leak off y la pega diferencial Densidad bulk: Relación que tiene el peso de un cuerpo con el volumen que ocupa. Masa de un volumen unitario total de un agregado incluye un volumen de partículas individuales y el volumen de varias entre partículas. Leak-Off: Es un aprueba de presión del pozo con el pozo cerrado usando válvulas preventores de reventones, el lodo se bombea hacia el pozo a través de la T.R., puede entra a la formación o fugarse, la presión es registrada como una función del tiempo o del volumen inyectado, la presión leak-off es tomada como la presión donde se desvía el comportamiento lineal.
Pega diferencial: Fuerza creada a ciertas condiciones actúa a la tubería de perforación sobre las paredes del pozo, su es muy grande la sarta no podrá rotar, pero se mantiene la circulación 11. Que significa ser sustentable, sistema floculado, estabilidad en una lechada y definir BHCT, BHST Ser sustentable: El cemento debe de tener la consistencia adecuada para ser capaz de sostener las T.R.
Sistema floculado: Condiciones en que las arcillas, polímeros y otras partículas cargadas pequeñas se adhieren y forman una estructura frágil, se produce después de la agitación, mecánica cesa y las plaquetas de arcilla dispersas forman floculos espontáneamente. BHCT: Temperatura del fluido de circulación registrada en el fondo del pozo después de varias horas de circulación. Esta temperatura es más baja que la temperatura estática de fondo de pozo BHST: Temperatura de la formación no perturbada en la profundidad. La formación se enfría durante la formación y la mayor parte del enfriamiento se disipa después de 24 hrs. de condición estáticas
Previo #3 y 4 “Efecto de Agua libre en una lechada de cemento” 1. Que es el efecto de agua libre en una lechada de cemento y que equipos se emplean para determinarla El agua libre es el volumen de fluido que libera la lechada de cemento cuando está en reposo para lo cual se coloca en una probeta y se deja 2 Hrs de reposo. Su efecto o lo perjudicial por exceso de agua libre Produce la precipitación de sólidos, Representa alta inestabilidad de la lechada, Origina puenteo alterno de sólidos y agua en el espacio anular. Cuando las partículas del cemento están en suspensión no se encuentran completamente dispersas, e interactúan a través de fuerzas electrostáticas que forman una estructura flocuada que soporta el peso de una partícula dada. Si el espacio anular en el pozo es suficientemente estrecho, el peso de las partículas se transmite a las paredes y la lechada se soporta a sí misma. Es raro que lo descrito ocurra, consecuentemente el peso de las partículas del cemento se transmite al fondo a través del gel y ocurre la deformación de la estructura. El agua libre es la fase acuosa que se separa de una lechada en las operaciones de cementación, el agua libre es indeseable porque existe una tendencia a la formación de canales a través del cemento fraguado lo que propicia a trayectos potenciales par a la migración de gas Para determinar el agua libre la muestra de lechada puesta en consisto metro, el cual es encarga de homogenizar la muestra, esta muestra debe de ser sometida a fuerzas giratorias de 1200 rpm a 35 seg, luego se saca la lechada y se deja reposar dos horas a 50°F en una probeta, pasado este tiempo, es extrae el agua libre con una microprobeta y se empieza a cuantificación del agua libre.
¿Cuáles son los aditivos que se emplean para controlar el efecto de agua libre y cómo funcionan? Los expendedores químicos, silicatos de sodio, metasilicatos para viscosidad, silicatos gelificados capaces de ligar agua extra y reduce la separación de agua libre. Controladores de filtrado como Halad 23 y FWCA. La bentonita adsorbe el agua libre, agua de mar para estabilizar la lechada. 2. Como se calcula el agua libre (FORMULA MATEMATICA) y en que unidades se reporta De la norma API %FF=VFF[ml]*(SG)*100/SM Donde %FF=Contenido de fluido de la lechada en % (agua necesaria) VFF=Volumen de fluido a agua sobre el cuerpo de la lechada, fluidos libre en mililitros SG=Gravedad especifica de la lechada SM=Masa de lechada en gramos, 1.98 cemento Clase H, 1.91 Cemento Clase G
Para pruebas de campo, se toma el valor directo de la probeta de 250 ml después de 2 hrs de reposo expresado en ml %FF=VFF (100) /VS Donde: %FF: Porcentaje de agua libre VFF: Volumen de fluidos o agua sobre el cuerpo de la lechada VS: Volumen en ml de lechada 3. Cuál es el valor máximo de agua libre para una lechada de cemento basa y diseño Para una lechada base (cemento solo) es de 5.9 % Para una lechada para TR superficial 1.4% Para una lechada para cementación forzada debe ser cero. 4. Que problemas causa el agua libre en los pozos verticales, horizontales y desviados. En pozos verticales el agua libre evita que la lechada de cemento sea homogénea, por lo que la cantidad de agua es menor a la evaluada, esto como consecuencia que las formaciones de lechadas cambien sus propiedades con respeto a las iniciales. En pozos inclinados el agua libre formar canales continuos sobre la parte superior del pozo, lo cual crea una especie de canal por donde pide migrar el fluido(gas)
Previo #5 “Comportamiento Reológico de una lechada de Cemento” 1. ¿Qué es la reología? Es el estudio de la manera en que la materia se deforma y fluye. Analiza principalmente, la relación entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte y el impacto que tienen estos dos parámetros sobre las características de flujo dentro de ductos tubulares y el espacio anular. Es l aparte de la física que estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en los materiales, incluye elasticidad, plasticidad y viscosidad. La reología de un fluido de perforación se puede utilizar para calcular perdidas de fricción, analizar la contaminación del fluido de perforación y determinar los cambios de presión en el interior del pozo. 2. Menciona 5 razones por las cuales es importante la adecuada caracterización reológicas de las lechadas de cemento Para conocer el comportamiento de la lechada en el interior del pozo. Para saber que aditivos agregar para que el cemento se utilice en condiciones óptimas. Para determinar el tipo de cemento a utilizar según la profundidad y operación a realizar. Para conocer las propiedades reológicas de la lechada. Para la calidad de la lechada. 3. ¿Qué factores afectan el comportamiento reológico de una lechada de cemento? La reología de una lechada está en función de la cantidad de líquido de soporte, la fracción volumétrica de los sólidos, y la interacción entre las partículas. El valor de la cedencia varía de acuerdo a la concentración del dispersante. La temperatura, la presión y los aditivos. 4. Describa los siguientes modelos reológicos: Newtoniano: Son aquellos fluidos que demuestre una proporcionalidad entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte. El fluido fluye tan pronto una fuerza es aplicada, la viscosidad es constante No Newtoniano: Son todos aquellos fluidos que no exhiban una relación directa entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte, posee las propiedades de un líquido y un sólido. La viscosidad varia con la velocidad de corte por ejemplo fluido de perforación el cemento. Ley de Potencias: Un fluido descrito por el modelo reológico dentro de los parámetros de un fluido pseudoplastico o con un fluido cuya viscosidad disminuye a medida que aumente la velocidad de corte Ley de Potencias con Punto de Cedencia: Son aquellos fluidos que exhiben un esfuerzo inicial finito o punto de cedencia. Una vez que el esfuerzo inercial ha sido rebasado, la relación entre el esfuerzo cortante con la velocidad de corte, resultante no es lineal
Plástico de Bingham: Se comportan como un sólido en condiciones estáticas requiriendo un esfuerzo mínimo para comenzar a fluir, comportándose como newtoniano a valores superiores de este esfuerzo mínimo.
5. Explique y Describa las diferentes Niveles de Gelificación (EXPOSICION) La Gelificación es el proceso por el que un lodo desarrolla una alta resistencia de gel. Geles Planos y Geles crecientes. 6. Defina los siguientes conceptos: a) Velocidad de Corte: Es el gradiente de velocidad medida a través del diámetro de un canal de flujo ya sea en una tubería, en el espacio anular o en otra forma, Es el índice al que camia la velocidad a la que una capa de fluido pasa sobre una capa adyacente. La velocidad a la cual una capa pasa por delante de la otra capa se llama velocidad de corte. Por lo tanto, la velocidad de corte (γ) es un gradiente de velocidad expresada en segundos (seg-1). Es la respuesta del fluido, al aplicarle un esfuerzo de corte, desplazamiento de una capa sobre otra, generando movimiento del fluido a simple vista.
b) Esfuerzo de corte: Es la fuerza en el fluido que se opone al flujo de un fluido está fluyendo; es la fuerza por unidad de superficie requerida para obtener una velocidad constante del movimiento de un fluido. Cuando un fluido está fluyendo, hay una fuerza en el fluido que se opone al flujo. Esta fuerza se llama esfuerzo de corte. Se puede describir como un esfuerzo de fricción que aparece cuando una capa de fluido se desliza encima de ot ra. El esfuerzo de corte (τ) representa las libras de fuerza por cien pies cuadrados (lb/100 pies2) requeridas para mantener la velocidad de corte. Es la fuerza que se aplica tangencialmente a la superficie de un fluido, y generándole un esfuerzo el cual hará que el fluido se mueva dependiendo de su viscosidad si es alta o baja.
c) Viscosidad: Es la propiedad de los fluidos y las lechadas que indica su resistencia al flujo
Es la resistencia al flujo de una sustancia (es la oposición de un fluido a someterse a esfuerzos tangenciales), solo se manifestará en líquidos en movimiento. Por definición la viscosidad (μ) se pueden describir como la relación del esfuerzo de corte (τ) a la velocidad de corte (γ)
d) Viscosidad Efectiva: Es la viscosidad de un fluido bajo condición específicas de presión, temperatura y velocidad de corte. Viscosidad real que se lee en el viscosímetro. e) Viscosidad Plástica: Es la resistencia al flujo original por la fracción mecánica generada por el razonamiento y concentración de los sólidos entre su u la viscosidad de la fase liquida que los rodea, plasticidad que determina el fluido. Para un modelo de Bingham es el exceso del esfuerzo de cizalla sobre el esfuerzo que produce la fluencia, dividido por la velocidad de cizalla. El reciproco de la movilidad.
f) Viscosidad Aparente: Es la resistencia al flujo de un fluido, causada por las fuerzas de atracción de sus partículas y en menor grafo por la fricción creada entre ellas a una determinada velocidad de corte. g) Punto de cedencia: Es el valor que se alcanza de un esfuerzo mayor del límite elástico al cual el material continúa deformándose sin que haya incremento de la carga. h) Esfuerzo cedente: Se define como el punto en el cual el material sufre una deformación platica, es decir, el material pasa la zona de deformación elástica y queda deformada permanentemente. i) Índice de Flujo: Es la relación numérica entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte. Es medida de la no newtoniano del fluido, entre más alejado de la unidad sea el valor de “n” mas no newtoniano es el comportamiento del fluido j) Índice de Consistencia: Es el factor de consistencia del flujo laminar, un aumento es el índice de consistencia indica un aumento en la concentración de solidos o disminución del tamaño de las partículas. Indica la consistencia del fluido, es decir, si el valor K es nulo, el fluido es más viscoso. 7. Describa el proceso de formación de agua libre en una lechada de cemento. Idealmente, una lechada de cementación debería tener una viscosidad (consistencia) que le permita desplazar lodo de manera eficiente mientras permite que se forme una fuerte unificación entre el cemento y la tubería de revestimiento. Esto significa que la lechada debe ser asentada sin la formación de ningún agua libre la cual es agua forzada fuera del cemento que se asienta, creando bolsas o una capa superficial encima del cemento. Cuando las partículas del cemento están en suspensión no se encuentran completamente dispersas, e interactúan a través de fuerzas electrostáticas que forman una estructura flocuada que soporta el peso de una partícula dada. Si el espacio anular en el pozo es suficientemente estrecho, el peso de las partículas se transmite a las paredes y la lechada se soporta a sí misma. Es raro que lo descrito ocurra, consecuentemente el peso de las partículas del cemento se
transmite al fondo a través del gel y ocurre la deformación de la estructura. El agua es forzada a salir de la porción más baja de la lechada y se acomoda en las capas superiores que sufren el menor esfuerzo. La habilidad de las capas superiores para acomodar el agua adicional es limitada; así una capa de agua, puede formarse en la cima de la lechada.
Previo #6 “Perdida de Fluido por Filtrado en una Lechada de Cemento” 1. Describa los procesos de perdida de fluido por filtrado durante una cementación Cuando una lechada de cemento se coloca a través de una formación permeable bajo presión ocurre el proceso de filtración. La fase acuosa de la lechada escapa al interior de la formación y deja las partículas sólidas detrás. Este proceso se conoce comúnmente como filtrado. 2. ¿Qué problemas causa una pérdida de fluido por filtrado excesiva? Daño a la formación, cementación pobre, pérdida del control del pozo cuando se bombea excesivamente y se adhiere a las paredes de la tubería. 3. ¿Cómo se clasifican los aditivos para prevenir la perdida de fluido por filtrado y cómo funcionan? Existen dos clases principales de aditivos para el control de filtrado. Materiales sólidos con partículas finamente divididas El primer agente de control de filtrado usado fue la bentonita, debido al tamaño pequeño las partículas podían entrar al enjarre y alojarse entre las partículas del cemento, como resultado la permeabilidad del enjarre decrece. Además, para determinar el filtrado se usan sistemas particulares tales como polvo carbonatado, asfaltos y resinas termoplásticas. El látex es un excelente agente de control de filtrado. Forma redes entre sus moléculas por ser polímeros emulsionados. Usualmente se suministra como una suspensión lechosa de partículas esféricas de polímero, contienen un 50% de sólidos. Como la bentonita que contiene partículas tan pequeñas que pueden taponar físicamente los poros en el enjarre del cemento. Polímeros Soluble en agua Estos materiales se usan como agentes de control de filtrado a las lechadas de cemento para pozos. Generalmente operan simultáneamente incrementando la viscosidad de la fase acuosa y disminuyendo la permeabilidad del enjarre. 4. ¿Cuál es el valor de perdida de fluido por filtrado para una lechada elaborada solamente con cemento y agua y cuál es el valor recomendado para mantener el comportamiento adecuado de la lechada? El valor de filtrado estipulado por el API varía de acuerdo con el tipo de operación Cementación de TR= No mayor de 200 cm3 Tubería corta= No mayor de 50 cm3 Cementación forzada= 30-20 cm3
El valor de filtrado API se mide en 30cm3 a 30 minutos bajo una presión diferencial de 1000 psi. El API marca un filtrado para una lechada de cemento solo, el orden de 1500 cm3/30min. 5. ¿Cuál es el número de malla utilizado en el equipo de perdida de fluido por filtrado de agua? S usan dos mallas: Mall de 325 hilos/cm2 Malla de 60 hilos/cm2
Previo#7 “Esfuerzo Compresivo de un bloque de Cemento” 1. ¿Por qué es importante la resistencia a la compresión y cuál es el valor de resistencia mínimo recomendado para las cementaciones primarias en pozos petroleros? La resistencia a la compresión es una de las propiedades más importantes de una lechada de cemento, ya que dé él le depende la presión hidrostática que se ejerza sobre la ella a la profundidad correspondiente. En zonas de baja presión de formación deberá ser la adecuada para no dañar a la formación; y en zonas con alta presión de poro, deberá generar la resistencia necesaria para controlar la presión de formación, impidiendo que la formación aporte fluidos sin que se genere un daño. Resistencia mínima 1200-1600 psi con cemento petrolero 2. ¿Qué aditivos se utilizan para incrementar la resistencia al esfuerzo compresivo y cómo funcionan? Materiales poliméricos que actúan como una especia de sustentantes y que aumentan la resistencia total de la lechada al distribuirse en la lechada Floruro de sílice: Ayuda a prevenir la pérdida de fuerza compresiva Arena silica Agua salda 3. ¿Cuáles son los equipos que se utilizan para determinar la resistencia al esfuerzo compresivo de un bloque de cemento y cómo funciona? •
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Se utiliza una prensa hidráulica que se le coloca la muestra en la placa inferior se le imprime una presión de 71.7 +/- 7.2 KN/min (16000 +/-1600 lb/min), para muestras de 4 pg2, la velocidad se puede ajustar con el ritmo de carga para obtener el incremento en la lectura del indicador de 2000 a 6000 lbf en 15 segundos. 4. ¿Cómo se calcula la resistencia al esfuerzo compresivo de un bloque de cemento? Esfuerzo Compresivo = Fuerza requerida para romper la muestra / Área de contacto entre las placas de la prensa hidráulica 5. Que es la resistencia al esfuerzo compresivo Es el grado de resistencia del cemento fraguado a una fuerza compresiva por unidad de área, de tal manera que tienda a colapsarlo.
