El pimer tipo de cemento usado en un pozo petrolero fue el llamado cemento
El pimer tipo de cemento usado en un pozo petrolero fue el llamado cemento
Portland, el cual fue desarrollado por Joseph Aspdin en 1824, esencialmente era un
Portland, el cual fue desarrollado por Joseph Aspdin en 1824, esencialmente era un
material producto de una mezcla quemada de calizas y arcillas. El cemento Portland
material producto de una mezcla quemada de calizas y arcillas. El cemento Portland
es un material cementante disponible uniersalmente. !as condiciones a las cuales
es un material cementante disponible uniersalmente. !as condiciones a las cuales
es e"puesto en un pozo difieren si#nificatiamente de aquellas encontradas en
es e"puesto en un pozo difieren si#nificatiamente de aquellas encontradas en
operaciones conencionales de construcciones ciiles.
operaciones conencionales de construcciones ciiles.
Este tipo de cemento es el e$emplo m%s com&n de un cemento hidr%ulico, los
Este tipo de cemento es el e$emplo m%s com&n de un cemento hidr%ulico, los
cuales fra#uan y desarrollan resistencia a la compresi'n como un resultado de la
cuales fra#uan y desarrollan resistencia a la compresi'n como un resultado de la
hidrataci'n. Este fen'meno inolucra una serie de reacciones qu(micas entre el
hidrataci'n. Este fen'meno inolucra una serie de reacciones qu(micas entre el
a#ua y los componentes del cemento.
a#ua y los componentes del cemento.
Por definici'n, el cemento Portland es el que proiene de la pulerizaci'n del
Por definici'n, el cemento Portland es el que proiene de la pulerizaci'n del
clin)er obtenido por fusi'n incipiente de materiales arcillosos y calizos, que
clin)er obtenido por fusi'n incipiente de materiales arcillosos y calizos, que
conten#an '"idos de calcio, silicio, aluminio y hierro en cantidades conenientes
conten#an '"idos de calcio, silicio, aluminio y hierro en cantidades conenientes
dosificadas y sin m%s adici'n posterior que yeso sin calcinar, as( como otros
dosificadas y sin m%s adici'n posterior que yeso sin calcinar, as( como otros
materiales que e"ceden del 1* del peso total y que no sean nocios para el
materiales que e"ceden del 1* del peso total y que no sean nocios para el
comportamiento posterior del cemento.
comportamiento posterior del cemento.
+lasificaci'n y unciones de los +ementos
+lasificaci'n y unciones de los +ementos
Las normas API establecen la clase de cementos a ser usadas en la industria del
Las normas API establecen la clase de cementos a ser usadas en la industria del
petróleo.
petróleo.
Las condiciones varían desde el punto de congelación hasta 700 °F en pozos
Las condiciones varían desde el punto de congelación hasta 700 °F en pozos
perorados para la in!ección de
perorados para la in!ección de vapor.vapor.
La industria petrolera compra cementos abricados predominantemente conorme a
La industria petrolera compra cementos abricados predominantemente conorme a
las clasiicaciones API como se publicaron en las normas API "0# $ %atos especíicos para
las clasiicaciones API como se publicaron en las normas API "0# $ %atos especíicos para
&ementos de Pozos Petroleros ! Aditivos de &emento'.
&ementos de Pozos Petroleros ! Aditivos de &emento'.
(stos datos especíicos son repasados cada a)o ! revisados seg*n las necesidades
(stos datos especíicos son repasados cada a)o ! revisados seg*n las necesidades
de la
de la indindustustria petrria petroleolera. Las diera. Las dierentrentes clases clases de es de &em&ementento API o API parpara a su emplesu empleo o aa
temperaturas ! presiones de ondo de pozo est+n deinidas aba,o.
temperaturas ! presiones de ondo de pozo est+n deinidas aba,o.
+lase+lase A- A- (s (s aprapropiopiado ado parpara a ser ser usausado do desdesde de supsuperericiicie e hashasta ta 00000 0 piepies s dede
proundidad# cuando no se re/uieren propiedades especiales. (sta disponible sólo con
proundidad# cuando no se re/uieren propiedades especiales. (sta disponible sólo con
resistencia convencional a los sulatos. La relación aguacemento recomendada es 1.2
resistencia convencional a los sulatos. La relación aguacemento recomendada es 1.2
gals3s.
gals3s.
+la+lase se --4uel4uele e ser ser usausado do desdesde de supsuperericiicie e hashasta ta 00000 0 piepies s de de proprounundiddidad#ad#
cua
disponible con características de moderada ! alta resistencia a los sulatos. La relación aguacemento recomendada es 1.2 gals3s.
+lase + 4e usa desde supericie hasta 000 pies de proundidad# cuando las
condiciones re/uieren alta resistencia a la compresión del cemento. (sta disponible con características convencionales# moderada ! alta resistencia a los sulatos. La relación aguacemento recomendada es .5 gals3s.
+lase /4e recomienda su uso desde 000 pies hasta "0000 pies de
proundidad# en condiciones moderadamente altas de presión ! temperatura. (sta disponible con características de moderada ! alta resistencia a los sulatos. La relación aguacemento recomendada es 6.5 gals3s.
+lase E (s apropiado desde "0000 pies hasta "6000 pies de proundidad# en
condiciones de alta presión ! temperatura. (sta disponible con características de moderada ! alta resistencia a los sulatos. La relación aguacemento recomendada es 6.5 gals3s.
+lase Para ser usado desde "0000 pies hasta "000 pies de proundidad#
ba,o e3tremas condiciones de alta presión ! temperatura. %isponible con características de moderada ! alta resistencia a los sulatos. La relación aguacemento recomendada es 6.5 gals3s.
+lase 0 4e usa como un cemento b+sico desde supericie hasta 000 pies de
proundidad ! puede ser usado con aceleradores ! retardadores para cubrir un amplio rango de proundidades ! temperaturas de pozos. La relación aguacemento recomendada es 1#0 gals3s. (l cemento m+s com*nmente usado es el 8.
+lase Para usar como un cemento b+sico desde supericie hasta "2000
pies de proundidad ! puede usar aceleradores ! retardadores para cubrir un amplio rango de proundidades ! temperaturas de pozos. La relación aguacemento recomendada es 1#0 gals3s.
+lase J (s empleado desde "2000 pies hasta "000 pies de proundidad# ba,o
condiciones e3tremadamente altas de presión ! temperatura# o puede usarse con aceleradores o retardadores# para cubrir un amplio rango de proundidades ! temperaturas de pozo.
&ada cemento de la clase API tiene una proporción óptima de agua# la cual se muestra en la tabla 9 :.
Tabla # 9. Peso normal de los Cementos Clase De
Cemento Agua Mezclada
Peso de la Lechada
Rendimiento Lechada API Gal!aco Porcenta"
e
LbsGal Pie !aco
A 1.2 6 "1. "." ; 1.2 6 "1. "." & .5 1 "6. ".52 8 1.0 66 "1. "."1 < 6.5 5 ".6 ".0 %# (# F 6.5 5 ".6 ".0
Fuente: Manual de Cementación de Pozos CPVEN (1998, pág !"!#$
". P=>PI(%A%(4 %( LA &>;(=?@=A %( &((B?> 4(8CB LA4 (4P(&IFI&A&I>B(4 API
(n las operaciones de terminación de pozo# los cementos son casi universalmente usados para desplazar el lodo de peroración ! para llenar el espacio anular entre la ca)ería ! el agu,ero abierto. Para cumplir este propósito# los cementos deben ser
dise)ados para ambientes de pozo variando desde a/uellos /ue se usan en la supericie a a/uellos /ue est+n a proundidades e3cedentes de los 50000 pies de proundidad#
donde las temperaturas recorren por deba,o de la congelación en +reas congeladas a m+s de 700DF en pozos perorados para la producción geotErmica a vapor. Los datos
especíicos no cubren todas las propiedades de cemento sobre tales amplias gamas de proundidad ! presión.
(stos# sin embargo# catalogan las propiedades ísicas ! /uímicas de las dierentes clases de cemento /ue enca,ar+n en la ma!oría de las condiciones de pozos. (stos datos
especíicos inclu!en el an+lisis /uímico ! el an+lisis ísico. (stos an+lisis comprenden- el contenido de agua# la ineza# la uerza compresiva# ! el tiempo de espesamiento.
Aun/ue estas propiedades describen los cementos para ob,etivos especíicos# los cementos para pozos petroleros deben tener otras propiedades ! características para asegurar las unciones necesarias en ondo de pozo. Las e3igencias ísicas ! /uímicas de las clases de cemento API como se deinieron en las Bormas API "0 son mostradas en las tablas 2. ! 2.7. Las propiedades ísicas típicas de varias clases de cemento API son mostradas en la tabla 2..
Las especiicaciones de la API no son hechos cumplir por una agencia oicial sin
embargo# el empleo del monograma API indica /ue el abricante ha estado de acuerdo con hacer el cemento seg*n los datos especíicos perilados en las Bormas API "0.
Aun/ue el API deina ocho clases dierentes de cemento# sólo las clases A# ;# &# 8# ! la < est+n disponibles por los abricantes ! son distribuidos en los (( @@.
".:.G B>=A4 %(L &((B?> F@(=A %( L>4 (.(.@.@. (n la cementación de pozos en países distintos a (( @@# puede ser necesario usar productos locales. La tabla 2.: cataloga las clasiicaciones /ue han sido establecidas en varios países para los tipos m+s comunes de cemento de Portland usados para la construcción.
Para algunos cementos# se hicieron clasiicaciones adicionales por e,emplo# >&I Hel ?ipo de &emento de Portland >rdinario I# >&II# >&III. 4in embargo# tales clasiicaciones
causan problemas en la i,ación de una línea divisoria clara entre tipos# por/ue >& tipo II o III puede +cilmente ser conundida con el cemento =<& o <4&.
+ementos especiales
4on a/uellas tecnologías de cementación utilizadas para resolver los problemas de pErdida de circulación# microanillos# cementación en ambiente corrosivo# altas temperaturas ! migración de gas# entre ellos tenemos- micro cementos# cementos ti3otrópicos Hara Petróleo# cemento espumado ! cemento e3pansivos.
icro cementos (s una tecnología desarrollada para resolver los problemas de
cementación primaria# donde se re/uiere alta resistencia con ba,a densidad# para taponar zonas de pErdida de circulación o micro anillos por donde el cemento normal no puede circular. La composición de este cemento es igual a la del cemento portland ! se dierencia en el tama)o de partículas# el cual es de "0 micrones en promedio# siendo estE "0 veces menor /ue el cemento clase JA' API.
+ementos ti"otr'picos (n tErminos pr+cticos# las lechadas de cemento
ti3otrópico son dispersas ! luidas durante el mezclado# bombeo ! desplazamiento pero orma una estructura rígida cuando el bombeo se detiene. @na vez /ue la agitación es continuada# la estructura se rompe ! la lechada ad/uiere# nuevamente# las propiedades de luidez.
Al igual /ue los micro cementos# los ti3otrópicos son usados para cementar ormaciones con problemas de pErdida de circulación# sin embargo por su propiedad geliicante# son ideales para zonas cavernosas ! ormaciones de +cil racturas. >tro uso de los cementos ti3otrópicos inclu!en- reparación ! corrección de revestidores en zonas donde se re/uiere /ue la lechada sea inmóvil r+pidamente ! para prevenir migraciones de gas. @na de las posibles desventa,as de los cementos ti3otrópicos se basa en los cambios de sus propiedades de bombeabilidad. %espuEs de cada periodo est+tico# la resistencia ! el punto cedente tienden a incrementar.
+emento espumado 4on empleados para aislar las ormaciones con ba,o
gradiente de ractura. (specialmente# a/uellos donde se re/uieren densidades menores de "" lbgal. (stos cementos se caracterizan por su alta resistencia a la compresión# lo cual causa menor da)o a la ormación sensible al agua# pueden reducir los cambios de lu,o en el espacio anular# ! permite la cementación en zona de pErdida total de circulación.
+emento e"pansios @n cemento /ue se e3pande volumEtricamente despuEs
de raguado# debe ser deseable para cerrar microanillos o prevenir la migración de gas en un grado limitado. Las acciones /ue causan la e3pansión# son debido a la ormación de la etringita de la reacción entre el !eso ! el aluminato de tric+lcio. Los cementos e3pansivos comerciales est+n constituidos por potland combinado con suloaluminato de calcio# ! sulato de calcio ! cal
