CEMENTOS ESPECIALES UTILIZADOS EN LA

INDUSTRIA PETROLERA

CEMENTO ESPECIALES

10.- SOLUBLES EN ACIDO

DETERMINACIÓN DE LOS SULFATOS SOLUBLES EN ÁCIDO

Fundamento del método

Los sulfatos se extraen de una muestra de ensayo del árido por medio de una disolución de

ácido clorhídrico diluido, en

donde se determinan por gravimetría. El contenido en iones sulfato se expresa en tanto por

ciento, en masa, del árido.

Muestreo: Tomar la muestra de laboratorio de acuerdo con los procedimientos operatorios

descritos en la Norma EN 932-1.Asegurarse que la muestra de laboratorio es representativa

tanto en el contenido en humedad como en el de sólidos.

Preparación de la muestra de ensayo: Reducir la muestra de laboratorio siguiendo los

procedimientos operatorios descritos en el Proyecto de Norma prEN 932-2,hasta obtener

una cantidad no inferior a la indicada en la tabla 1, en función de la dimensión nominal del

árido.Triturar y reducir la sub-muestra por etapas. A continuación, triturar y reducir hasta

obtener una masa aproximada de20 g que pase por el tamiz de 0,125 mm. Tomar 2 g de este

material como muestra de ensayo.En caso necesario, secar la muestra a una temperatura no

superior a (110 ± 5) ºC para evitar la oxidación de los sulfuros.

Procedimiento operatorio: Pesar la muestra de ensayo con una exactitud de 0,1 mg, m

6, e introducirla en un vaso de 250 ml, añadir 90 ml de aguadestilada fría. A continuación,

mientras se agita la mezcla vigorosamente, añadir 10 ml de ácido clorhídricoconcentrado.

Calentar moderadamente la disolución y desmenuzar las partículas sólidas con el extremo

aplanado de unavarilla agitadora de vidrio. Dejar la disolución en digestión durante 15 min

a una temperatura ligeramente inferior a lade ebullición.

NOTA

−Los áridos que contienen cantidades importantes de carbonatos harán espuma al añadir el

ácido. En estos casos, añadir el ácido lentamente yagitando continuamente. Los áridos que

contienen sulfuros liberan H2S al ser acidificados, fenómeno que se reconoce por el olor

característico.En estos casos, se corre el riesgo de que el procedimiento operatorio de lugar

a un contenido mayor de sulfatos, debido a la oxidación de lossulfuros. Para evitar

cualquier oxidación, poner 90 ml de agua y 10 ml de ácido clorhídrico concentrado en un

vaso de 250 ml y calentar hastaebullición. Retirar la fuente de calor y, mientras se agita,

rociar la superficie de la muestra de ensayo con la disolución delácidoFiltrar el residuo,

sobre un vaso de 400 ml, a través de papel de filtro de textura media. Lavar a fondo con

aguahirviente hasta que el filtrado esté exento de iones cloruro al ensayarlo con la

disolución de nitrato de plata.Llevar a un volumen de unos 250 ml y, si fuera necesario,

acidificar con ácido clorhídrico (1+11) hasta obtener un colorrojo con el indicador rojo de

metilo.Llevar la disolución a ebullición y mantener ésta durante 5 min. Comprobar que la

disolución está clara; si no fuera así,comenzar de nuevo el ensayo con una nueva muestra

de ensayo. Mantener la disolución a la temperatura de ebullición y

Mientras se agita vigorosamente añadir, gota a gota, 10 ml de la disolución de cloruro de

bario a una temperaturaligeramente inferior a la de ebullición.Dejar reposar la disolución,

filtrar y calcinar el precipitado de sulfato de bario como se describe en Pesar con una

exactitud de 0,1 mg y calcular la masa del precipitado.

Cálculo y expresión de los resultados

Calcular el contenido en sulfatos solubles en agua del árido, expresado como SO3en % en

masa, por medio de lasiguiente expresión:

Contenido en sulfatos (en %) =m7 ×34,30

m6

donde:

m7es la masa del precipitado, en gramos

m6es la masa de la muestra de ensayo, en gramos

SULFUROS SOLUBLES EN ÁCIDO

Fundamento del método

La muestra de ensayo se ataca con ácido clorhídrico, en medio reductor. Los sulfuros se

transforman en sulfuro dehidrógeno que, por medio de una corriente gaseosa, se llevan

hasta una disolución amoniacal de sulfato de cinc, endonde precipitan como sulfuro de

cinc, que se determina por iodometría.

Muestreo: Tomar la muestra de laboratorio de acuerdo con los procedimientos operatorios

descritos en la Norma EN 932-1.Asegurarse que la muestra de laboratorio es representativa

tanto en el contenido en humedad como en el de sólidos.

Preparación de la muestra de ensayo:Reducir la muestra de laboratorio siguiendo los

procedimientos operatorios descritos en el Proyecto de NormaprEN 932-2 hasta obtener

una cantidad no inferior a la masa que se incluye en la tabla 1, en función de la dimensión

nominal del árido. Triturar y reducir la sub-muestra por etapas. A continuación, triturar y

reducir hasta obtener unamasa aproximada de 20 g que pase por el tamiz de 0,125 mm.

Tomar, aproximadamente, 1 g de este material comomuestra de ensayo.En caso necesario,

secar la muestra a una temperatura no superior a (110 ± 5) ºC para evitar la oxidación de los

sulfuros.

Determinados áridos con alto contenido en sulfuros pueden requerir más de 10 min del

tiempo de reacción para transformar por completotodos los sulfuros en el precipitado de

sulfuro de cinc. Controlar si la extracción es completa haciendo borbotear los gases

desprendidospor el tubo de desprendimiento en una disolución reciente de sulfato de cinc

amoniacal. Si no aparece precipitado, la extracción escompleta.Enfriar el vaso colector a 20

ºC y añadir exactamente, con la pipeta, 10 ml de la disolución de iodato de potasio

0,0166 mol/l (4.7.5) y 25 ml de ácido clorhídrico concentrado. Valorar con la disolución de

tiosulfato de sodio hasta color amarillo pálido. Añadir, a continuación, 2 ml de la

disolución de engrudo de almidón (4.7.7) y proseguir lavaloración hasta el viraje de azul a

incoloro.

11.- CEMENTOS MICRO FINOS

Los cementos micro finos están compuestos por cementos sulfato-resistentes portland

altamente molidos, cementos portland preparados escoria del alto horno molida y

granulada, escoria del alto horno molida y granulada activada alcalinamente. Tales

cementos tienen una alta penetrabilidad y son de endurecimiento ultra rápido.

Las aplicaciones para tales cementos son en la consolidación de formaciones defectuosas y

en la reparación de fugas en la cañería cuando se hace una cementación a presión,

particularmente fugas pequeñas son inaccesibles para lechadas de cemento convencionales

debido a su penetrabilidad. La escoria del alto horno molida,granulada y activada

alcalinamente es el producto usado en la tecnología “lodo a cemento”, en la cual el lodo

base agua es convertido en cemento

Microsílica

Llamada también humos condensados de sílice,es un producto de la producción de

silicio,ferrosilicio y otras aleaciones de silicio.Las partículas individuales son

microesferas,amorfas, vidriosas y cristalinas. El tamaño principal de partícula está entre 0.1

y 0.2mm de 50 a 100 veces más fino que las partículas del cemento Portland y que las

puzolanas; consecuentemente, el área superficial es extremadamente alta (15,000 a 25,000

m 2 /kg).La Microsílica es altamente reactiva y debido a su tamaño fino de grano y su

grado de pureza, es el material puzolánico más efectivo disponible actualmente. El alto

grado de actividad puzolánica ha permitido la introducción de sistemas de cemento de baja

densidad con mayor velocidad de desarrollo de resistencia compresiva. La alta

área superficial de la Microsílica incrementa el requerimiento de agua para prepararse

lechada bombeable; de tal forma que las lechadas con densidades del orden de 1.32 gr/cm

3 pueden prepararse sin que reporten agua libre.La concentración normal de este material es

de aproximadamente 15% por peso de cemento; sin embargo, se puede aplicar hasta un

28% por peso de cemento. Lo fino del grano de la Microsílica también promueve el control

mejorado del valor del filtrado, posiblemente por reducir la

permeabilidad del enjarre inicial del cemento. Por esta razón, también se usa para evitar

la migración de fluidos en el anular, además, está siendo introducida como fuente de sílice

en los sistemas de cementos térmicos.Las propiedades físicas y químicas de la Microsílica

la hacen muy útil para una variedad de aplicaciones, así como también como

un extendedor. Estas incluyen el realce de la resistencia a la compresión para cementos

de livianos de baja temperatura, propiedades tixotrópicas para cementación squeeze,

perdidas de circulación, migración de gas y un grado en el control de pérdida de

fluido.Una de las desventajas de la Microsílica es el costo. Originalmente considerada por

ser un producto de desecho, con su creciente uso el al industria de la construcción en la

década pasada,se ha convertido cada vez más en un material químico especial. También,

con fluctuaciones de suministro y demanda, existe siempre la duda de tener un suministro

del producto de una buena fuente.

Trazadores Radioactivos

Pueden agregarse trazadores radioactivos a los fluidos que van a ser bombeados en un pozo

para indicar la confinación de los mismos

La trayectoria que sigue el fluido y su relación con las características físicas del sistema pueden

ser indicativos del problema. El trazador puede agregarse al fluido en la superficie o expulsarse de

la herramienta de rayos gamma por una señal eléctrica. En cualquier caso, se bombea el fluido a

gasto constante y se sigue continuamente mediante una herramienta gamma, o se mueve el fluido

en incrementos de un barril y se ubica después de cada movimiento. La vida media de los

trazadores como el yodo radioactivo (I-BI) es de 8 días. El escandio (SC-46) o iridio (Ir-192) se usan

en las lechadas del cemento y tienen una duración promedio de 85 y 75 días respectivamente.

El yodo no puede ser usado como trazador para trabajos de cementación forzada, es este

es soluble en las lechadas de cemento y parte del isotopo puede ser forzado contra la

formación junto con el filtrado. Los trazadores radioactivos son de gran ayuda al determinar cuál

es y donde está el problema

5.8. Cementos especiales

· Cementos ultra finos

Las particulas de estos cementos son mucho mas pequenas que las del cemento

Portland. El tamano promedio de sus particulas es de 2μm en comparacion con los

cementos convencionales cuyas particulas poseen un tamano comprendido entre 50 y

100 μm. La principal aplicacion de estos cementos es como un cemento de peso liviano

(densidad baja) con un desarrollo de resistencia temprano.

Tambien son usados para reparar fracturas en el cemento, reparar fisuras en el

revestimiento, cerrar flujos de agua u otros problemas similares, debido a que son

capaces de penetrar aberturas pequenas gracias al minimotamano de sus particulas.

· Cementos Epoxi

Son materiales comunmente usados cuando el cemento esta expuesto a fluidos

corrosivos. Estos cementos no son solubles en acido pero son muy costosos.

Generalmente son usados en pozos inyectores donde se utilizan fluidos con bajo pH.

Son productos puros y muy consistentes.