Aditivos para lechadas de cemento

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Aditivos para lechadas de cemento by Mind Map: Aditivos para lechadas de cemento

1. Aditivos para perdida de fluidos

1.1. estipulado por el API varía de acuerdo con el tipo de operación a realizar:

1.1.1. Cementación de Tubería de Revestimiento

1.1.1.1. No mayor a 200 cm3.

1.1.2. Cementación de Tubería Corta (Liner):

1.1.2.1. No mayor a 50 cm3

1.1.3. Cementación Forzada

1.1.3.1. De 30 a 50 cm3

1.2. El valor del filtrado API se mide en cm3 a 30 minutos bajo una presión diferencial de 1000 psi. Los aditivos más comunes son:

1.2.1. Polímeros Orgánicos (Celulosas)

1.2.1.1. Se usa en dosificaciones de 0,5 - 1,5%

1.2.2. Carboximetil Hidroxietil Celulosa (CMHEC

1.2.2.1. Es el aditivo más ampliamente usado como controlador de filtrado y se usa en dosificaciones de 0,3 – 1,0%

2. Reductores de fricción (Dispersantes)

2.1. Son productos químicos que reducen la viscosidad de las lechadas de cemento y son añadidos para mejorar las propiedades de flujo de las lechadas

2.2. Ayudan a obtener regímenes turbulentos con caudales bajos de bombeo y reducen la fricción entre granos y las paredes.

2.3. Generalmente, son sales de ácidos grasos y se dosifican del 0,2 – 2,5 % por peso de cemento. También tenemos

2.3.1. Polímeros

2.3.1.1. En dosificaciones de 0,3 – 0,5 lb/sx de cemento

2.3.2. Sal

2.3.2.1. En dosificaciones de 1 – 16 lb/sx

2.3.3. Lignosulfonato de Calcio

2.3.3.1. En dosificaciones de 0,5 – 1,5 lb/sx

3. Reductores de densidad (Extendedores)

3.1. Son materiales que reducen la densidad de las lechadas de cemento y/o reducen la cantidad de cemento por unidad de volumen por producto fraguado

3.2. son

3.2.1. Bentonita (2 – 16%):

3.2.1.1. aditivo más comúnmente usado para reducir la densidad de la lechada de cemento

3.2.1.2. Requiere el 530% de agua de su propio peso; es decir 5,3 litros de agua por kg de bentonita

3.2.1.3. se puede dosificar hasta un 4% por peso de cemento sin que perjudique al cemento fraguado

3.2.2. Puzolanas

3.2.2.1. Son cenizas volcánicas que por sí solas no tienen características cementantes

3.2.2.2. Puede ser usado en mezcla de 50/50 con cementos Portland. Resultando en un ligero decremento de la resistencia a la compresión y un incremento en la resistencia a los sulfatos.

3.2.3. Tierras Diatomeas (10 – 40%)

3.2.3.1. Su gran área superficial de las tierras diatomeas permiten mayor absorción de agua y producen una lechada de baja densidad (por debajo de 11 lb/gal)

3.2.4. Meta silicato de Sodio Anhidro

3.2.4.1. Es muy eficiente y económico

3.2.4.2. Es compatible con el mayor número de aditivos químicos

3.2.4.3. Es compatible con el mayor número de aditivos químicos

4. Densificantes

4.1. Son materiales químicos inertes, de alto peso específico y que manejan poco agua

4.2. Se usan para prevenir la deshidratación de las lechadas de cemento y evitar un fragüe prematuro

4.3. Los densificantes más usados

4.3.1. Barita (Sulfato de Bario)

4.3.1.1. Son Usados para alcanzar densidades de lechada por encima de las 18 lb/gal.

4.3.1.2. gravedad específica de 4,23 y requiere 22% de agua de su propio peso.

4.3.1.3. puede causar una reducción en la resistencia a la compresión y en el tiempo de bombeabilidad. Se dosifica de 20 – 40 % por peso de cemento.

4.3.2. Hematita (Fe2O3

4.3.2.1. Por su alta gravedad específica de la hematita puede usarse para elevar la densidad de la lechada hasta 22 lb/gal.

4.3.2.2. Su gravedad específica de 5 y requiere el 3% de agua de su propio peso

4.3.2.3. Se emplea hasta el 50% por peso de cemento, dependiendo del peso que se desea obtener

4.3.2.4. reduce significativamente el tiempo de bombeabilidad

4.3.3. Arena

4.3.3.1. Arenas seleccionadas (40 – 60 mesh) pueden generar un incremento de 2 lb/gal en la lechada de cemento

5. Retardadores

5.1. Son productos químicos que prolongan el tiempo de fraguado inicial de las lechadas de cemento y brindan la posibilidad de trabajar el cemento en un amplio rango de temperatura y presión

5.2. Los aceleradores son:

5.2.1. Lignosulfonato

5.2.1.1. Se componen de sales de ácidos lignosulfónicos de sodio y calcio

5.2.1.2. Son polímeros derivados de la pulpa de la madera

5.2.1.3. su peso molecular promedio de 20.000 a 30.000. Los retardadores de lignosulfonatos son efectivos con todos los cementos y se dosifican en un rango de 0,1 – 1,5 % por peso de cemento.

5.2.1.4. Son efectivos hasta 250 ºF (122 ºC) de temperatura de circulación en el fondo del pozo y hasta 600 ºF (315 ºC) cuando se mezcla son borato de sodio

5.2.1.5. retardan toda clase de cemento API, en profundidades de 12000 a 14000 pies o en rangos de temperatura de 260 a 290 OF.

5.2.1.6. han sido usados para incrementar la bombeabilidad de los cementos API clase “D” y “E” en pozos de alta temperaturas (300 OF)

5.2.2. Ácido Hidroxilcarboxilicos

5.2.2.1. contienen grupos hidroxilicos (OH) y carboxilicos (CHn) en su estructura molecular.

5.2.2.2. Son retardadores poderosos y se aplican a un rango de temperatura de 200 ºF (93ºC) – 300 ºF (143 ºC).

5.2.2.3. Otro ácido hidroxilcarboxilico con un fuerte efecto retardante, es el ácdio cítrico

5.2.2.4. Este también es efectivo como dispersante de cemento, normalmente se usa en concentraciones de 0,1 – 0,3 % por peso de cemento.

5.2.3. Organofosfonatos:

5.2.3.1. Se aplican a temperaturas de circulación tan altas como 400 ºF (204 ºC).

5.2.3.2. Presentan insensibilidad a variaciones sutiles de la composición del cemento y tienden a bajar la viscosidad de lechadas densificadas.

6. Aceleradores

6.1. Son productos químicos que reducen el tiempo de fraguado a las lechadas de cemento

6.1.1. Los aceleradores son especialmente importantes en pozos poco profundos donde las temperaturas son bajas y por tanto la lechada de cemento puede tomar un largo periodo de tiempo para fraguar

6.2. Los aceleradores de fragüe más comunes

6.2.1. Cloruro de Calcio (CaCl2)

6.2.1.1. Esta sal se dosifica de 2,0 a 4,0% por peso de cemento

6.2.1.2. dependiendo del tiempo de bombeabilidad que se desea obtener

6.2.1.3. Los resultados no son predecibles si la concentración excede el 6 %

6.2.2. Cloruro de Sodio (NaCl)

6.2.2.1. Actúa como acelerador en concentraciones de 2,0 – 2,5 % por peso de cemento

6.2.2.2. comúnmente en concentraciones de hasta 10% por peso de agua de mezcla

6.2.2.3. Ventajas

6.2.2.3.1. Favorece la Adherencia del cemento a formaciones lutíticas

6.2.2.3.2. Minimiza el daño en zonas sensibles al agua dulce

6.2.2.3.3. Produce ligera expansión.

6.2.2.3.4. Actúa como dispersante en las lechadas reduciendo su viscosidad

6.2.2.4. Desventajas

6.2.2.4.1. Puede causar algo de espuma durante su mezclado

6.2.2.4.2. No debe emplearse en lechadas que contengan FT-4

6.2.2.4.3. Tiene problemas de compatibilidad con la mayoría de los reductores de filtrado

6.2.3. Silicato de sodio

6.2.3.1. es utilizado principalmente para acelerar las lechadas de cemento que contienen carboximetil hidroxiyetil celulosa retardante

6.2.4. Agua Salada

6.2.4.1. Es usado para preparar lechadas de cemento en locaciones costa afuera (offshore).

6.2.5. Sulfato de Calcio (CaSO4)

6.2.5.1. material que por si mismo posee características cementantes y tienen fuerte influencia en expandir el cemento fraguado.

6.2.5.2. Su concentración varía del 50 – 100% por peso del cemento

6.2.5.3. Se debe hacer notar que altas concentraciones de este aditivo actúan como retardadores de fragüe.

7. Los aditivos son sustancias que permiten adaptar los diferentes cementos petroleros a las condiciones específicas de trabajo

8. Agentes de control de regresión de la resistencia a la compresión

8.1. Harina de sílice

8.1.1. evitan la regresión de la resistencia a la compresión por efectos de la temperatura

8.1.2. Son silicatos de alta pureza, con una textura que va de malla 100 a 325 para poder tener una distribución grande y homogénea

9. Aditivos especiales

9.1. Estos pueden ser

9.1.1. El problema se minimiza mediante el uso de los agentes

9.1.1.1. Antiespumantes

9.1.1.1.1. lo que eliminan la mayor parte de las burbujas de aire entrapadas. Generalmente son sales orgánicas ácidas de solubilidad media y se dosifican del 0,2 – 0,3% por peso de cemento

9.1.2. Agentes expandidores

9.1.2.1. son aditivos que dilatan el producto hidratado, sin que esto sea originado por efecto de la temperatura

9.1.2.1.1. Cloruro de Sodio

9.1.2.1.2. Cloruro de Potasio

9.1.2.1.3. Perlita Expandida

9.1.2.1.4. Gilsonita

9.1.2.1.5. Finos de carbón

9.1.2.1.6. Micro-esferas hueca

10. .CONTAMINACION DEL CEMENTO POR LODO

10.1. la lechada de cemento al entrar en contacto con el lodo de perforación puede ser contaminada, cuando se bombea hacia el fondo del pozo. Los productos químicos del lodo pueden reaccionar con el cemento para dar efectos secundarios no deseados