11 cálculos de volumen ab05 pruebas de laboratorio para los cementos

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Cálculos de Volumen Absoluto

Programa de Entrenamiento Acelerado Para Supervisores de Pozo

2 Volumen Absoluto

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l Calcular densidades de lechadas, rendimientos de lechadas y agua de mezcla/fluídos de mezcla para:– Lechadas API – Lechadas no API – Lechadas mezcladas con agua fresca / agua de mar – Lechadas POZmix – Lechadas con sal

l Entender las siguientes unidades – BWOC– BWOW– BWOB

l Entender requerimientos de agua adicional para aditivosañadidos a lechadas API

Objetivos

3 Volumen Absoluto

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Volumen absoluto y de bulk

l Volumen de Bulk: – Es el volumen ocupado por un cierto peso de material seco incluyendo espacios

vacíos entre las partículas sólidas.l Volumen Absoluto:

– Es el volumen ocupado por el mismo peso de material menos los espaciosvacíos entre las partículas.

Un recipiente con 1 cuft de volumen (7.48 gal) va a contener 1 saco de cementoseco:

Bulk Vol = 7.48 galSi 3.89 gal de agua pueden ser añadidos al contenedor antes de que se derrame, cual es el volumen absoluto del cemento?

3.59 gal = 7.48 gal - 3.89 gal

4 Volumen Absoluto

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Volumen Absoluto del Cemento

Water

Aire en los espacios vacíos va a ser desplazado por

agua

Agua

CEMENTO

CEMENTO 1sk1sk

1 drum = 1 cu.ft = 7.48 gal

Agua

3.89 gal

Volumen Absoluto del Cemento:

7.48 gal – 3.89 gal = 3.59 gal

5 Volumen Absoluto

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Definicionesl Rendimiento de la lechada :

– Volumen ocupado por una unidad de cemento al ser mezclada con losaditivos y el agua de mezcla (unidades: cu.ft/sack, lt/t, m3/t )

l Densidad de la lechada:

– El peso de la lechada líquida (unidades: lb/cu. Ft, ppg, S.G.)

l Agua Requerida:

– La cantidad de agua requerida para hidratar el cemento seco (y aditivos) para crear un líquido bombeable (gal/sack)

– Si la composición del cemento y una de las propiedades de arriba son conocidas, las propiedades que faltan pueden ser calculadas

6 Volumen Absoluto

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Notasl Las lechadas de cemento usualmente tenían sus

densidades especificadas por API (por ejemplo, contenido de agua)

l La densidad podría ser cambiada usando el aditivoapropiado.

l Si la relación entre agua y sólidos no es correcta, se puede obtener:– Viscosidad alta (no-bombeable).– Excesiva agua libre.

7 Volumen Absoluto

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Modificación de la densidad API

El cambio de la relación agua/cemento tiene el efectomás dramático en la densidad.

Más aguay extendedor

Densidad APICemento Neto

Densidad más alta

Menos agua y Dispersante

MaterialPesado

Densidad mas baja

Material de peso liviano

8 Volumen Absoluto

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Cálculo del Rendimiento y Densidadl Todos los cálculos se basan en un saco

l Volúmenes absolutos Handbook pg. 700.005

Ejemplo: Cemento Clase G mezclado según espec. API.

1. Densidad =

2. Rend. =

3. Agua Requerida = de la tabla : 4.97 gal/sk

135.36 lb/sk8.56 gal/sk

= 15.81 lb/gal

8.56 gal/sk7.48 gal/cuft

= 1.144 cuft/sk

1

9 Volumen Absoluto

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Ejemplol Clase G, mezclado @ 15.5 lb/gal.

Donde x = gal H2O/sk

Densidad = 15.5 lb/gal =

x = 5.35 gal H2O/sk

Rend. = = 1.195 cuft/sk

Verifique sus respuestas!

94 + 8.33x lb/sk3.59 + x gal/sk

3.59 + 5.35 gal/sk7.48 gal/cuft

94 + 8.33 (5.35) lb/sk3.59 + 5.35 gal/sk

= 15.4995 lb/gal

10 Volumen Absoluto

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Ejemplol Clase G, 5.05 gal H2O/saco

Densidad = 15.75 lb/gal


lbgal = 136.07 lb/sk

8.64 gal/sk

8.64 gal/sk7.48 gal/ ft3

11 Volumen Absoluto

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Ejemplol Clase G, rendimiento = 1.06 cuft/sk


Rend. = 1.06 =

Sol. para x: = 4.34 gal H2O/sk

Densidad = = 16.41 lb/gal94 + 8.33 x lb/sk3.59 + x gal/sk

3.59 + x gal/sk

7.48 gal/cuft

12 Volumen Absoluto

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Ejemplol Clase H, 3% S1, mezclado API

Densidad = = 16.42 lb/gal

Rend = = 1.079 cuft/sk

Agua Requerida = 4.288 gal/sk

132.54 lb/sk8.072 gal/sk


13 Volumen Absoluto

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Aditivos Que Requieren Agua Adicional

l D20, Bentonita– 5.3% (BWOC) agua adicional por cada 1% D20 añadida.

l D24, Gilsonita– 1 gal de agua adicional por cada 25 lb D24 añadida.

l D30, Arena Silica– 0.286% (BWOC) de agua adicional por cada 1% D30 añadida; entonces

10% para 35% D30.l D31, Barita

– 0.024 gal de agua adicional por cada 1 lb D31 añadida.l D42, Kolite,

– 1 gal de agua adicional por cada 25 lb D42 añadido.l D66, Harina Silica

– 0.343% (BWOC) de agua adicional por cada 1 % D66 añadida; estoimplica, 12% por 35% D66.

14 Volumen Absoluto

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Ejemplol Clase A, 2% D20, mezcla API




149.08 lb/sk10.059 gal/sk


15 Volumen Absoluto

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Ejemplol Clase G, 12.5 lb/sk D42, 4% D20, @ 13.8 lb/gal

13.8 ppg = x = 7.75 gal/sk


Verifique sus respuestas! = 13.801 ppg


110.26 + 8.33 x lb/sk4.917 + x gal/sk


110.26 lbs + 8.33 (7.75) lb/sk4.917 gal + (7.75) gal/sk

16 Volumen Absoluto

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l Clase H, 2% D20 (prehidratado) 35% D30, mezclado API.



Agua Requerida = 10.20 gal H2O/sk

Ejemplo

213.7560 lb/sk15.3768 gal/sk


17 Volumen Absoluto

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Mezclas Cemento/Pozl La cantidad de flyash requerido para preparar 1 cuft de mezcla seca es calculada

por:

Pesoflyash = Peso de cemento reemplazado x

El peso del cemento reemplazado es: 94 lb - Cantidad de cemento remanente

l Ejemplo: 35/65 (D35 - LaDue / Clase H)

SGcement = 3.16SGflyash = 2.51

94 - (0.65) (94) = 32.9 lb cemento reemplazado

Peso equivalente por saco = 61.1 lb + 26.13 lb = 87.23 lb

SGflyash

SGcement

Weight flyash = 32.9lb x 2.513.16 = 26.13lb

Weight cement = 94 (0.65) = 61.1lb

18 Volumen Absoluto

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Ejemplol 35/65 (D35 - LaDue/Clase H), 6% D20, 2% SI, Mezclado API.




Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal

Class H 94 x 65 = 61.00 0.0382 100 87.23 3.59

D35 94 x 35 x 2.51/3.16 = 26.10 0.0481 100

D20 87.23 x 6 = 5.233 0.0454 0.237100

SI 87.23 x 2 = 1.744 0.0687 0.120100

H2O 87.23[0.38 + 0.053(6)] = 60.886 1/8.33 7.309 Total 155.092 11.257

155.092 lb/sk11.257 gal/sk


19 Volumen Absoluto

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l 50/50 (D48/Clase G), 35% D66, 1.2% D112, mezclado @ 15.0 lb/gal


Verifique su respuesta

= 14.9999 lb/gal

EjemploMaterial Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal

Class G 47 0.0382 3.59D48 30.64 0.0583

D66 27.174 0.0456 1.2391

D112 0.932 0.1045 0.0974

H2O 8.33x 1/8.33 x

Total 105.746 + 8.33x 4.9265 + x

Where x = gal H2O/sk

x = 4.775 gal/sk

15.0 ppg = 105.746lbs + 8.33lbs4.9265 gal + x gal

gal/sk7.48

= 4.9265 gal/sk + 4.775 gal/sk7.48 gal/cuft

105.746 lb/sk + 8.33 lbs/gal (4.775) gal/sk4.9265 gal/sk + 4.775 gal/sk

20 Volumen Absoluto

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l Clase H, 2 gal D600/sk, 0.3 gal D80/sk, 0.2 gal D801/sk. Mezcla @ 16.5


16.6 = x = 1.92 gal H2O/sk


Fluido Total de mezcla = 1.92 gal/sk + 2.5 gal/sk = 4.42 gal/sk. Verifique sus respuestas!

Ejemplo


Class H 94 0.0382 3.59

D600 17.09 0.117 2.0

D80 3.08 0.0973 0.3

D801 2.00 0.100 0.2

H2O 8.33x 1/8.33 x

Total 116.17 + 8.33x 6.09 + x

116.17 lb/sk + 8.33 lbs/gal x gal/sk6.09 gal/sk + x gal/sk

gal/sk7.48

= 6.09 gal/sk + 1.92 gal/sk7.48 gal/cuft

21 Volumen Absoluto

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NaCl Como Aditivo de Cementación

l NaCl se disuelve en agua fresca hasta su punto de saturación ~ 37.2% BWOW

l NaCl es añadido a los sistemas de cementación porpeso de agua, no por peso de cemento.

l D44 (NaCl) es añadido en altas concentraciones, entonces, las diferencias deben ser tomadas en cuenta.

22 Volumen Absoluto

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l Clase H, 37.2% D44(BWOW), mezclado @ 17.3 ppg

Densidad: =17.3ppg = x = 3.62 gal H2O/sk


D44 Requerido = 3.09876x = 11.22 lb/sk

Ejemplo


Class H 94 0.0382 3.59

D44 0.372*8.33x 0.0556 0.17x

H2O 8.33x 1/8.33 x

94+11.42x 3.59+1.17x

94+11.42x lb/sk3.59+1.17x gal/sk

3.59 +1.17x gal/sk7.48 gal/cuft

23 Volumen Absoluto

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l Clase A, 4% D20, 10lb/sk Kolite, 15% D44(BWOW), mezclado API


Rend. = 1.75 cuft/sk

Agua de mezcla total = 7.98

Ejemplo


Class A 94 0.0382 3.59

D20 3.76 0.0454 0.1707

D42 10 0.0925 0.925

D44 9.975 0.0453 0.4519

H2O (0.46+4*0.053)94+10/25 (8.33) 1/8.33 7.983

Total 184.235 13.1205

gal/sk7.48 = 13.1205 gal/sk

7.48 gal/cuft

184.235 lb/sk13.1205 gal/sk

24 Volumen Absoluto

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Volumenes Absolutos EstándarAgua 1/ 8.33= 0.1200Cemento A-H 0.0382D020 0.0454D024 0.1123D030 0.0456D031 0.0278D042 0.0925

D044> 37% Sat = 0.0556 < 37% Sat = 0.0453

D047 0.1207D066 0.0456D081 0.0955D112 0.1045D175 0.121S001 0.0687

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