LECHADAS DE CEMENTODefinición.

Las lechadas de cemento son suspensiones altamente concentradas de partículas sólidas en agua. El contenido de sólidos de una lechada de cemento puede llegar hasta un 70%

Las lechadas de cementos deben tener la capacidad de colocarse en una posición deseada en cualquiera de las fases de construcción de un pozo por medio de un equipo de bombeo y cuyas propiedades van a depender de la utilidad que esta tenga en el proceso de cementación (Lechada de frente, Lechada de cola, Lechada a presión y tapones).

LECHADAS DE CEMENTOCategorías de variables asociadas a los pozos.

Características del pozo

• Datos Geométricos del Pozo (Profundidad y Configuración)

• Ambiente del pozo (Presencia de Gas, etc.)

• Datos de Temperatura (BHST, BHCT)

Selección

de lechadas

• Densidad

• Temperatura de Circulación

• Temperatura Estática

• Control de Filtrado

• Reología

• Tiempo de Espesamiento

• Resistencia a la Compresión

• Migración de Gas

Colocaci

ón de la

lechada

• Diferentes tuberías de revestimiento de la perforación

PRUEBAS DE LABORATORIO PARA CEMENTACIONES

Tienen la función de evaluar el desempeño y las características químicas de las lechadas, mediante la medición de ciertas propiedades bajo ciertas condiciones de fondo de pozo y el análisis cualitativo y cuantitativo de los componentes de las lechadas antes de ser mezclada.

PRUEBAS DE LABORATORIOAplicadas a la lechada.

La norma API RP 10B delinea las prácticas recomendadas para las pruebas de laboratorio que se llevan a cabo con las lechadas de cemento para pozos de petróleo, así como sus aditivos; estas pruebas se describen a continuación:

Determinación del contenido de agua

en la lechada

Determinación de la densidad.

Pruebas de resistencia a la

compresión.

Determinación del tiempo de

bombeabilidad.Determinación del

filtrado.

Pruebas de permeabilidad.

Determinación de las propiedades

reológicas.

PRUEBAS DE LABORATORIOAplicadas a la lechada.1. Determinación del contenido de agua en la lechada.

•Agua libre: Es el agua que se acumula en la parte superior de la lechada de cemento en condiciones estáticas .

Agita en un consistómetro a presión atmosférica; luego se le deja en un cilindro de vidrio graduado de 250 ml. Al cabo de dos horas de reposo, se habrá acumulado agua en la parte superior del recipiente, ese volumen de agua expresado en mililitros, es el contenido de agua libre de la lechada.

La excesiva cantidad de agua libre perjudica las operaciones de cementación porque pueden causar fisuras o grietas en el cemento.

PRUEBAS DE LABORATORIOAplicadas a la lechada.1. Determinación del contenido de agua en la lechada.

•Agua mínima: El mínimo contenido de agua de una lechada es aquel que hace lograr a la misma, una consistencia de 30 unidades luego de haber sido agitada durante 20 minutos en un consistómetro a presión atmosférica y 80º F de temperatura.

•Agua normal: El contenido de agua normal de una lechada de cemento, es lo que cede una lechada que tiene 11 unidades de consistencia, luego de haber sido agitada durante 20 minutos, a 80° F de temperatura en un consistómetro a presión atmosférica.

PRUEBAS DE LABORATORIOAplicadas a la lechada.2. Determinación de la densidad.

Debe ser lo suficientemente alta como para mantener el control del pozo. Se utiliza para ello un equipo llamado balanza de lodos.

Si la densidad es incorrecta durante la cementación, se pueden afectar propiedades de la misma como:

Tiempo de bombeabilidad Características del flujo Capacidad de desplazamiento del lodo Agua libre Resistencia a la compresión Perdida de fluido

Una muestra de cemento es decantada dentro de la cámara de muestreo y una tapa es atornillada a la misma. Más adelante se puede inyectar más lechada a través de la válvula sin retorno que se encuentra en la tapa, con una bomba de mano. Esto somete a la lechada a suficiente presión para eliminar las burbujas de aire atrapadas.

PRUEBAS DE LABORATORIOAplicadas a la lechada.3. Pruebas de resistencia a la compresión.

Es la fuerza de compresión requerida para triturar el cemento, dividida entre el área seccional recta de la muestra. La resistencia compresiva del cemento es generalmente alrededor de 12 veces mayor que la resistencia a la tensión. Es por esto que siempre se reporta solamente la resistencia a la compresión. Se mide en psi, en función del tiempo y de la temperatura.

Se vierte la lechada en estudio en una serie de moldes, cubos de 1 pulgada por lado y se les coloca en un baño de agua a la temperatura requerida por la prueba. Los tiempos recomendados para sacar las muestras son: 8, 12. 18, 24, 36, 48, y 72 horas. Una vez que se retiran los cubos del baño se les coloca, inmediatamente en una prensa hidráulica que incrementa la carga entre 1000 y 4000 psi por minuto. Cuando se rompe el cubo, se lee la máxima presión obtenida en la escala y esa será el valor de la resistencia a la compresión.

PRUEBAS DE LABORATORIOAplicadas a la lechada.4. Determinación del tiempo de bombeabilidad.

Es la prueba de laboratorio más usada en el campo; determina durante cuánto tiempo la lechada permanece en estado fluido, bajo una serie de condiciones dadas en el laboratorio, es decir, el tiempo requerido para que un cemento comience a endurecerse o a formar resistencia de gel, o sea que sea bombeable bajo condiciones de fondo del pozo.

El aparato que se usa para determinar el tiempo de bombeabilidad es el consistómetro, que puede ser atmosférico o presurizable. El recipiente con la lechada a probar gira a velocidad constante, (movido por un motor eléctrico) dentro de un baño de aceite, a través del cual, se le aplica la temperatura y la presión deseada. Dentro del recipiente aislado, hay una paleta conectada a un resorte; a medida que la lechada gira, trata de arrastrar la paleta en el sentido de la corriente. Una lechada más viscosa ejercerá una fuerza mayor en la paleta, la cual a su vez, trasmitirá mayor torque al resorte y éste se mide por medio de un potenciómetro, del que está dotado el aparato. Cuando la lechada alcanza 100 unidades de consistencia (Bc) no se puede bombear. Así el tiempo de bombeabilidad, exportado por el laboratorio será el transcurrido desde que se introduce la mezcla en el consistómetro hasta que el aparato marca los 100 Bc.

PRUEBAS DE LABORATORIOAplicadas a la lechada.5. Determinación de la pérdida de filtrado.

La pérdida por filtrado es el caudal de agua que sale por presión diferencial fuera de la lechada de cemento frente a una formación permeable y se expresa en ml/ min, con BHCT y 1000 psi.

Filtrado de baja presión: Se aplican 100 psi y se va leyendo la cantidad de líquido que cae en el cilindro graduado a los 1/4, ½, 1, 2, y 5 minutos de iniciada la prueba, y luego a intervalos de 5 minutos cada uno. Si la muestra se deshidrata totalmente antes de media hora, se registra el tiempo que tardó en hacerlo. El filtrado se reporta en cc/30 minutos a 100 psi.

Filtrado de alta presión: La presión aplicada es 1000 Psi y las lecturas se efectuarán de la misma manera. Si la muestra se deshidrata antes de los 3 minutos se extrapola para reportar cc/30 minutos. Así durante el ensayo para la determinación del filtrado se asume que hay más lechada presente que lo que realmente tenemos en el recipiente que por otro lado es lo que sucede en el pozo.

PRUEBAS DE LABORATORIOAplicadas a la lechada.6. Pruebas de permeabilidad.

Se utiliza un aparato que mide la permeabilidad de las muestras de cemento fraguado de acuerdo a la ley de Darcy, este aparato se llama permeámetro.

PRUEBAS DE LABORATORIOAplicadas a la lechada.6. Pruebas de permeabilidad.

Se utiliza un aparato que mide la permeabilidad de las muestras de cemento fraguado de acuerdo a la ley de Darcy, este aparato se llama permeámetro.