ÍNDICE1. DEFINICIÓN DE CEMENTO.............................................................................................. 2. CEMENTACIÓN DE POZOS PETROLEROS.................................................................... 2.1. OBJETIVOS DE LA CEMENTACIÓN......................................................................... 2.2. MATERIALES DE CEMENTACIÓN............................................................................. 2.3. OBTENCIÓN DEL CEMENTO..................................................................................... 2.4. FABRICACION DEL CEMENTO............................................................................... 2.5 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL CEMENTO................................................. 2.6. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CEMENTO................................................................ 2.7. CLASIFICACIÓN DEL CEMENTO............................................................................... 2.8. ADITIVOS Y SU APLICACIÓN................................................................................... 3. BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................. Proteger el casing de la corrosión. así como también soportar las fuerzas axiales y tangenciales producidas por el suelo. 2.2. Estas se extraen de yacimientos a cielo abierto. OBJETIVOS DE LA CEMENTACIÓN Aislar las zonas para evitar el movimiento de los fluidos por el espacio anular y así evitar la contaminación de las zonas productivas.ANTECEDENTES DE LA CEMENTACIÓN 1. En general el cemento de estas rocas se origina por precipitación química. alúmina. y diferenciar la producción de las distintas zonas de producción. Soportar los esfuerzos producido por la re-perforación. que se incorpora en el proceso de la molienda. siendo las sustancias cementantes más frecuentes la sílice. CEMENTACIÓN DE POZOS PETROLEROS Se le conoce como cementación al proceso de bombeo de una lechada de cemento en el espacio anular localizado entre el revestidor y la formación expuesta al fondo del pozo teniendo como propósito lograr una buena adherencia entre las fases formación-cemento-tubería y asegurar el sello efectivo. cal. los carbonatos y los óxidos de hierro. oxido de hierro y oxido de magnesio. 2. Otra materia prima que se utiliza es el yeso. MATERIALES DE CEMENTACIÓN MATERIA PRIMA Las materias primas fundamentales son las rocas calcáreas y arcillas. para regular el tiempo 1 . El cemento es un polvo seco hecho de sílice. que se endurece cuando se mezcla con agua. 2. DEFINICIÓN DE CEMENTO El cemento es un material que une los fragmentos detríticos (arenas o gravas) de ciertas rocas clásticas (areniscas o conglomerados).1. OBTENCIÓN DEL CEMENTO El cemento es una mezcla compleja de caliza (u otros materiales con alto contenido de carbonato de calcio). Silicato dicalcico (2CaO.Fe2O3) Es un compuesto de bajo calor de hidratación en el cemento y no influye en el fraguado inicial.Al2O3. fierro y arcilla molidos y calcinados.SiO) Es el componente más abundante y factor principal para producir la consistencia temprana (de 1 a 28 días). 2. dispersantes.SiO2) Proporciona la resistencia gradual después de los 28 días. así se obtiene una mezcla homogénea en las proporciones requeridas ADITIVOS Los aditivos de cementación pueden clasificarse en líneas generales como aceleradores. 2 . Los aditivos de cementación se comercializan generalmente en forma de polvo o de líquido. densificantes. Aluminato tricalcico (3C8O.de fraguado. Los materiales crudos se muelen y mezclan vigorosamente. aditivos de control de pérdida de fluido. retardantes. se deja enfriar con corrientes de aire a temperatura ambiente. MATERIALES QUÍMICOS Silicato tricalcico (3CaO. aditivos de control de pérdida de circulación y aditivos especiales diseñados para condiciones de operación específicas. una vez frio se muele para darle el tamaño deseado a las partículas y como ingrediente final se le agrega el sulfato de calcio. se calcina en hornos horizontales convirtiéndose en clinker el cual contiene todos los componentes del cemento. sílice. lo que permite cierta flexibilidad al preparar la lechada de cemento.Al2O3) Proporciona resistencia al ataque de los sulfatos. que al entrar en contacto con el agua forman un cuerpo sólido. extensores. Aluminato ferrico tetracalcico (4C8O. Esta mezcla de ingredientes se muele y mezcla vigorosamente.3. PROCESO SECO Se preparan las materias primas y se pasan a un molino para homogeneizar el tamaño de las partículas y su cantidad. 2.Los componentes que forman el cemento son óxidos superiores de oxidación lenta. el Portland es el más importante en cuanto a términos de calidad. A continuación se pasan por un separador de aire y la lleva a silos mezcladores para su almacenamiento antes de pasarse al horno rotatorio.4. Esto significa que terminan su grado de oxidación al estar en contacto con el aire al alcanzar un equilibrio térmico. es el material idóneo para la cementación de pozos. De todos los cementos. FABRICACION DEL CEMENTO Existen dos procesos. PROCESO HÚMEDO 3 . seco y húmedo. se pasa a contenedores que mantienen en movimiento la mezcla antes de pasarla al horno rotatorio. kg/L. • PESO VOLUMÉTRICO (PV) 4 . sus unidades g/cm3 . ton/m3 . es decir el peso en gramos del cemento específicamente. Se pasa por un molino para uniformar el tamaño de partícula y. posteriormente.A diferencia del proceso en seco. este efectúa una mezcla de las materias primas con agua para mantener en forma más homogénea la mezcla. tales como el aire o el agua .5 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL CEMENTO Algunas de sus propiedades físicas son: • GRAVEDAD ESPECÍFICA (GE) Denota el peso por unidad de volumen. sin tomar en consideración otros materiales. 2. ton/m3 . sus unidades g/cm3 . Su mayor influencia se da sobre el requerimiento de agua para la preparación de la lechada. • REQUERIMIENTO DE AGUA NORMAL Es el agua necesaria para la lechada con cemento solo.Denota el volumen por unidad de masa. ton/m3 5 . pero no único. • REQUERIMIENTO DE AGUA MÍNIMA • Denota el agua necesaria para la lechada de cemento. Esta característica es un factor determinante. para la clasificación de los cementos. m2 /kg. lbs/gal. se expresa en por ciento por peso de cemento. Se toma en consideración el aire contenido entre los gramos de cemento. kg/L. se expresa en por ciento por peso de cemento. Debe dar 11 unidades de consistencia Bearden (Bc) a los 20 minutos de agitarse en el consistómetro de presión atmosférica a temperatura ambiente. Debe dar 30 Bc a los 20 minutos de agitarse en el consistómetro de presión atmosférica a temperatura ambiente. • DENSIDAD DE LA LECHADA Es la relación entre la masa de la lechada de cemento y su volumen. Sus unidades son cm2 /g. sus unidades g/cm3 . • FINEZAS DE LOS GRANOS DEL CEMENTO Indica el tamaño de los granos del cemento. Representa el área expuesta al contacto con el agua y se determina como una función de permeabilidad al aire. y está en función de la cantidad de agua requerida. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CEMENTO Principales compuestos del cemento y sus funciones Las reacciones de carbonatos y arcillas producidas por la manufactura del cemento Portland.6. que incluyen cuatro distintas fases cristalinas: 6 . conduce a la formación de 4 principales productos.2. esto ocurre en un período largo: después de 28 días. Reacciona muy rápido y libera mucho calor al hidratarse. Es responsable de la susceptibilidad al ataque químico de los sulfatos sobre los cementos.• SILICATO TRICÁLCICO (3CaO. • SILICATO DICÁLCICO (2CaO. cuando contienen este compuesto en un 8% y 3% respectivamente. influye en la reología del cemento. 2. CLASIFICACIÓN DEL CEMENTO 7 . Generalmente. que proporciona una ganancia gradual de resistencia. reacciona rápido con el agua pero no produce mucho calor de hidratación y resistencia a la compresión. • ALUMINO FERRITA TETRACÁLCICO (4CaO.Fe 2O3) También conocido como C4AF. liberando calor y formando silicato de calcio hidratado (CSH). los cementos de alta consistencia inmediata contienen en mayor concentración este compuesto. pero poco a la resistencia final. formación de geles.AL 2O3) Se lo conoce también como C3A y tiene influencia en el tiempo de bombeabilidad de la lechada. y durabilidad.7.SiO 2) Habitualmente conocido como C3S. Contribuye a resistencia a muy temprana edad. Los cementos resistentes a sulfatos deben limitar el contenido de este compuesto. • ALUMMINATO TRICÁLCICO (3CaO.Al 2O3. lo que se logra añadiendo óxido férrico transformándolo en C 4AF. Esta susceptibilidad se clasifica en moderada y alta resistencia al ataque químico.SiO 2) Conocido como C2S. es un compuesto de hidratación lenta para formar el mismo tipo de compuestos que el C 3S (CSH). el factor principal para producir la resistencia temprana o inmediata (1 a 28 días) Reacciona rápido con el agua. es el componente más abundante en la mayoría de los cementos y. además. 000 pies) de profundidad como máximo.000 pies) de profundidad como máximo. en tanto el ASTM norma los cementos por “tipos 1. El ASTM denomina a este cemento como “Tipo I”. (6. Ellos reaccionan con los cristales de calizas y de aluminato tricálcico. lo que se traduce en un mejor soporte de la tubería. EVITANDO EL MOVIMIENTO DE FLUIDOS HACIA LA TUBERÍA Y PROTEGIÉNDOLA CONTRA LA CORROSIÓN. 2. POR SU MODERADO CALOR DE HIDRATACIÓN. CEMENTO CLASE “A” Está diseñado para emplearse a 1. y su aplicación se da cuando las condiciones del pozo lo permitan y donde se requiere moderada a alta resistencia a los sulfatos. Posee un bajo contenido de cloruros. El ASTM denomina a este cemento como “Tipo II”.830 m. Esta clase de cemento es el más barato. Este cemento no requiere propiedades especiales. Los sulfatos son considerados como los productos químicos más corrosivos con respecto al cemento fraguado en el fondo del pozo. Este cemento es un producto obtenido de la molienda conjunta de Clinker y yeso. con temperaturas de 77 ºC (170 ºF). (6. Por ser fabricado con Clinker Tipo II.830 m. REDUCE EN GRAN MEDIDA LA POSIBILIDAD DE FISURAS.Clasificación de los Cementos según API y ASTM El American PetroleumInstitute (API) ha identificado nueve tipos de cementos de acuerdo a su composición y propiedades físicas. tiene moderada resistencia al ataque por sulfatos (MSR). El bajo contenido de C 3A permite que las lechadas sean poco susceptibles al ataque por sulfatos provenientes de los estratos o fluidos circulantes en el pozo. Y alta adherencia en las lechadas. CEMENTO CLASE “B” Está diseñado para emplearse a 1. con temperaturas de 77 ºC (170 ºF) y donde no se requieran propiedades especiales. Los cementos con bajo contenido de C3A son menos susceptibles al ataque de sulfatos. Estos cristales requieren un mayor 8 . y los refiere como “clase”. Este cemento presenta un contenido C3A menor que el cemento clase A y tiene un costo ligeramente superior. no brinda ninguna resistencia a los sulfatos. Estos cementos resultan más costosos que otras clases de cementos. CEMENTO CLASE “F” Este cemento se usa de 3. Podemos encontrar estos sulfatos en las salmueras de las formaciones y algunos de ellos son. CEMENTO CLASE “D” Este cemento se emplea de 1. Se 9 . Este cemento presenta un alto contenido C3S.050 (10.000 pies) de profundidad con temperaturas de 160 ºC (320 ºF). y dan por resultado una excesiva expansión y deterioro del cemento. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos.050 (10. (6. el sulfato de sodio y el sulfato de magnesio 3.000 pies) de profundidad con temperaturas de 143 ºC (290 ºF) y alta presión. Este cemento requiere más agua de mezcla y por lo tanto se crea una lechada de baja densidad Se asienta rápidamente pero no desarrolla mucha resistencia a la compresión.000 pies) hasta 3. CEMENTO CLASE “E” Este cemento se emplea de 3. TIENE UN ALTO CONTENIDO DE C3A.000 pies) de profundidad como máximo.050 m.000 pies) de profundidad con temperaturas de hasta 110 ºC (230 ºF) y presión moderada. Este cemento representa al tipo IV para el ASTM 5. El ASTM denomina a este cemento como “Tipo III”. se fabrican en los tres grados de resistencia a los sulfatos (baja. Estos cementos resultan más costosos que otras clases de cementos. moderada y alta). (14. 4. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos.000 pies) hasta 4270 m. (16.830 (6.volumen que el provisto por el espacio poroso en el cemento fraguado. CEMENTO CLASE “C” Está diseñado para emplearse a 1.830 m. donde se requiere alta resistencia a la compresión temprana. Equivale al ASTM tipo V 6. donde exista alta presión.000 pies) hasta 4880 m. (10. con temperaturas de 77 ºC (170 ºF). Fueron desarrollados en respuesta a las mejoras de la tecnología de aceleramiento y retardamiento. los cementos clase H son más gruesos que los cementos clase H. 7.000 pies). Equivale al ASTM tipo VI Los cementos clase D. Estos cementos resultan más costosos que otras clases de cementos. son utilizados para alcanzar mayores profundidades.fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos. Equivalen a los ASTM tipo VII y VIII respectivamente Los cementos clase G y H son los más usados hoy en día. 10 . Pueden modificarse con aceleradores o retardadores de fragüe. que se evidencia a través de sus diferentes requerimientos de agua. debido a que son capaces de penetrar aberturas pequeñas gracias al mínimo tamaño de sus partículas. tal como se fabrican. reparar fisuras en el revestimiento. para usarlos en un amplio rango de condiciones de presión y temperatura. Presentan una significativa reducción de las cantidades de C 3A y de C 3S y un aumento de tamaño de sus partículas lo que provoca un efecto retardante en el fraguado. Escoria: Una de sus principales aplicaciones es la de convertir el lodo en cemento. E y F (Cementos retardados). La principal diferencia radica en su área superficial. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos. CEMENTO CLASE “G” Y “H” Comúnmente conocidos como cementos petroleros. (8. son cementos básicos para emplearse desde la superficie hasta 2240 m. CEMENTOS ESPECIALES Cementos ultra finos: Son usados para reparar fracturas en el cemento. 8. En cuanto a su composición. La composición química de los cementos clase G y H son esencialmente iguales. Cementos Epoxi: Son materiales comúnmente usados cuando el cemento está expuesto a fluidos corrosivos. son similares a los cementos API Clase B. cerrar flujos de agua u otros problemas similares. dureza. ADITIVOS Y SU APLICACIÓN Los aditivos son sustancias que permiten adaptar los diferentes cementos petroleros a las condiciones específicas de trabajo. Entre ellos tenemos: 11 . Son muy usados para sellar zonas productoras de agua.8. 2. • Reducir la viscosidad de la lechada. • Acelerar o retardar el tiempo de fragüe. Puzolanas: Son materiales silicios y aluminosos que poseen poco o ningún valor cementoso pero que al reaccionar con el hidróxido de calcio a temperaturas moderadas. Cementos diesel (cemento base diesel): Los cementos Diesel tienen un tiempo de bombeabilidad ilimitado y no fraguan a menos que se ubiquen en zonas con presencia de agua. Muchos aditivos son conocidos por su nombre comercial usado por las compañías de servicios de cementación. cementaciones a presión y para cementar zonas que se van a abandonar en un pozo. Cementos resinosos o plásticos: Son materiales especialmente usados para colocar tapones selectivos en pozo abierto. • Cambiar la resistencia a la compresión. resistencia y fraguado. donde la lechada absorbe el agua y el cemento fragua hasta endurecerse totalmente. Los aditivos de cemento pueden ser usados para: • Variar la densidad de la lechada. • Control de filtrado y perdida de fluido. El Cemento con Aditivos es un Cemento al que se han modificado sus propiedades introduciendo elementos añadidos para mejorar su plasticidad. forman compuestos con propiedades de cemento. Pueden ser sólidos y/o líquidos (solución acuosa). Reductores de densidad (Extendedores) 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. las altas temperaturas reducen el tiempo de bombeabilidad de las lechadas de cemento. permitiendo una rápida penetración del agua. 3. Los retardadores se usan para prolongar el tiempo de bombeabilidad y evitar los riesgos del fraguado prematuro.1. Aceleradores: Son productos químicos que reducen el tiempo de fraguado a las lechadas de cemento. Son usados cuando el tiempo de fraguado del cemento resulta ser más largo que el requerido para mezclar y desplazar la lechada. En pozos profundos. Los extendedores se usan para reducir la densidad de la lechada en lugares donde la 12 . Organofosfonatos. Sulfato de Calcio (CaSO4). Los aceleradores de fragüe más comunes son: Cloruro de Calcio (CaCl2. 2. 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. Cloruro de Sodio (NaCl). Actúan rompiendo un compuesto gelatinoso que se forma alrededor de las partículas de cemento cuando comienza el proceso de hidratación. Silicato de sodio. Los tipos más comunes de retardadores son Lignosulfonato. Retardadores 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. Ácido Hidroxilcarboxilicos. Incrementan la velocidad de desarrollo de resistencia a la compresión. Aditivos para perdida de fluidos Se usan para prevenir la deshidratación de las lechadas de cemento y evitar un fragüe prematuro. Generalmente los reductores de filtrado son productos derivados de celulosa. Reductores de fricción (Dispersantes) Son productos químicos que reducen la viscosidad de las lechadas de cemento y son añadidos para mejorar las propiedades de flujo de las lechadas.hidrostática generada por la lechada excede la resistencia a la fractura de ciertas formaciones. El valor del filtrado estipulado por el API varía de acuerdo con el tipo de operación a realizar: • Cementación de Tubería de Revestimiento: No mayor a 200 cm 3. 5. Los densificantes más comunes usados son: Barita (Sulfato de Bario). Ayudan a 13 . CarboximetilHidroxietil Celulosa (CMHEC) 6. de alto peso específico y que manejan poco agua. Estos materiales son usados cuando se realizan operaciones de cementación en zonas sobre presurizadas. Densificantes Son materiales químicos inertes. Arena. 4. Tierras Diatomeas (10 – 40%). Meta silicato de Sodio Anhidro. Hematita (Fe 2O3). Puzolanas. • Cementación Forzada: De 30 a 50 cm3 Los aditivos más comunes son: Polímeros Orgánicos (Celulosas). Los aditivos reductores de densidad más comunes son: Bentonita (2 – 16%). • Cementación de Tubería Corta (Liner) : No mayor a 50 cm 3. Aditivos especiales Estos pueden ser: Antiespumantes y Agentes expandidores del cemento fraguado. Cloruro de Potasio. propiciando un erróneo control de la densidad.obtener regímenes turbulentos con caudales bajos de bombeo y reducen la fricción entre granos y las paredes.2 – 0. Gilsonita. Los expandidores son aditivos que dilatan el producto hidratado. Generalmente son sales orgánicas ácidas de solubilidad media y se dosifican del 0. También tenemos: Polímeros. Finos de carbón. sin que esto sea originado por efecto de la temperatura. 1 Ton/min). Debido a la velocidad con que se maneja el cemento en el campo cuando se está elaborando la lechada (aprox. algunos productos químicos ayudan a mantener el aire dentro de la mezcla y dificulta el trabajo de las bombas de alta presión con que se maneja esta para ser bombeada al pozo. 14 . asimismo. El problema se minimiza mediante el uso de los agentes antiespumantes. Lignosulfonato de Calcio 7.3% por peso de cemento. Sal. lo que eliminan la mayor parte de las burbujas de aire entrapadas. el cemento tiende a entrampar una gran cantidad de aire. Los expandidores empleados comúnmente son: Cloruro de Sodio. net/macerval/cemento-portland http://es.com/propiedades-y-aditivos-de-los- cementos.116274245.actiweb.google.net/ibaldiris/proceso-cemeto-y-salud-ocupacional 15 .pdf http://slideplayer.google.pdf&usg=AFQjCNFAI44fC7RhbUeuIZPyXkX7PVv1Ig&sig2=bIY Er4pBFpZoa5bRPvAGSA http://es.es %2Fmarcus %2Farchivo2.net/karinajordan/cemento-5547486 http://www.com/2011/07/cementos-y-su-fabricacion.slideshare.bo/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=3&ved=0ahUKEwjJjKCh4Kz LAhUKyYMKHZMJAvMQFggmMAI&url=http%3A%2F%2Fwww.d.slb.es/slide/30450/ http://es.com. 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