MXPA04005482A - Composiciones de cimentacion de pozos para ambientes frios. - Google Patents

Abstract

El presente invento provee composiciones mejoradas de cimentacion de pozos para su uso en ambientes frios, donde la temperatura circulante del cemento se encuentra tipicamente dentro del rango de 5 a 20degree C. Las composiciones de cimentacion de pozos mejoradas comprenden esencialmente un fluido acuoso, un fijador de cemento hidraulico y un aditivo de aceleracion constituido por nitrato de metal alcalino-terroso o alcali-terroso y por nitrito de metal alcalino-terroso o alcali-terroso.

Description

COMPOSICIONES DE CIMENTACIÓN DE POZOS PARA AMBIENTES FRÍOS Ámbito del invento El presente invento es sobre métodos de cimentación de pozos y, más particularmente, sobre composiciones para uso en ambientes subterráneos fríos, tales como se encuentran, por ejemplo, en los pozos de agua mar adentro.

J Información general del invento Luego de perforar un pozo, como un pozo de petróleo o gas, normalmente se instala una armazón en el pozo perforado. Luego, la pasta aguada de cemento es bombeada más abajo del orificio hasta el armazón y reservada en el anillo entre el armazón y el orificio de perforación. Antes de solidificarse, la pasta aguada forma una manga de cemento que sostiene la armazón en el lugar, estabiliza y protege el flujo ascendente de fluidos, tales como la migración de gas o los fluidos acuíferos, a través y a lo largo del fluido de la manga de cemento y para prevenir el intercambio entre las capas de formación por donde pasa el pozo perforado.

, Los cementos hidráulicos se solidifican y desarrollan una fuerza compresiva como resultado de la hidratación de diferentes fases del cemento. Aunque este es un proceso continuo, se pueden definir tres principales fases arbitrariamente. En la primera fase, la pasta aguada de cemento tiene una viscosidad, relativamente baja así como propiedades reológicas básicamente constantes. Esta primera etapa corresponde al bombeo y establecimiento del orificio de cemento. En la segunda fase, la consistencia del cemento aumenta de manera que se vuelve difícil bombear y establecerlo correctamente. Sin embargo, la fuerza compresiva desarrollada no es suficiente para que el cemento se soporte solo y para que resista una fuerza significativa. En la tercera y última fase, el cemento continúa desarrollando fuerza compresiva pero la seguridad del pozo es asegurada y se puede reasumir la construcción del pozo.

Desde el punto de vista de la migración de gas, también debe notarse que durante la primera fase, la presión hidrostática de la pasta aguada de cemento es lo suficientemente elevada como para compensar la formación de la presión de gas. El cemento establecido es hermético al gas, de manera que si el establecimiento del cemento fue realizado adecuadamente, no deberá ocurrir ninguna migración de gas. Sin embargo, durante la etapa de transición, puede ocurrir la filtración de gas dentro de la armazón gelificante, a menos que la pasta aguada de cemento sea específicamente diseñada e incluya, por ejemplo, aditivos para la migración de gas tales como enrejados.

La segunda fase -70 fase de transición — es, por ello, no sólo esencialmente una pérdida de tiempo (y, por ende, de dinero) sino también un período durante el cual el riesgo de un importante accidente tal como una descarga, está al máximo. Esta es la razón por la que los llamados cementos de Colocación de Ángulo Recto (RAS) han recibido particular atención. Las pastas aguadas de cemento RAS son definidas como sistemas bien dispersos que no muestran ninguna tendencia de gelificacion y se establecen muy rápidamente debido a la rápida cinética de hidratación; en otras palabras, las pastas aguadas de RAS exhiben un muy breve período de transición.

Debido a la cinética de hidratación del cemento, diseñar pastas aguadas de RAS para temperaturas por debajo de los 120°C es difícil. Mientras más fría la temperatura, más tiempo tomará el cemento en .. asentarse. Por ello, es especialmente difícil diseñar una pasta aguada de cemento adecuada para un ambiente frío tal como los pozos mar adentro. En pozos de agua profundos, las temperaturas bajo el nivel del mar son tan bajas como de 4°C, e inclusive inferiores en las zonas árticas de manera que la temperatura circulante del cemento típicamente varía entre 4°C y los 20°C.

Este problema de temperatura baja ha sido abordado desarrollando formulaciones basadas en ajustadores hidráulicos específicos. Estas formulaciones están básicamente divididas en dos clases: las formulaciones basadas en yeso (Plaster) o más exactamente en mezcla de cemento yeso/Portland y las formulaciones basadas en cemento aluminoso. El desempeño de los cementos aluminosos puede verse severamente afectado por la contaminación con cementos Portland y, por ende, deben ser almacenados en silos aislados. Por ello, debido a razones logísticas, las formulaciones basadas en yeso han recibido más atención. No obstante, sería deseable poder usar más formulaciones convencionales -y menos costosas — similares a aquellas usadas para la cimentación de la parte más profunda del pozo, que está sujeto a una temperatura más alta debido al declive geodésico termal.

De acuerdo con la práctica estándar, las pastas aguadas de cemento son usualmente formuladas con aditivos convencionales que incluyen, por ejemplo, retardadores o aceleradores del establecimiento del cemento, agentes de la dispersión y aditivos para el control de la pérdida de fluidos. Tal como se describe, por ejemplo, en Well Cementing, editado por E.l. Nelson, Schiumberger Educational Services (1990), se reporta una acción de aceleración para muchas sales inorgánicas que incluyen cloruros, carbonates, silicatos, aluminados, nitratos, nitritos, sulfates, tiosulfatos y bases alcalinas tales como sodio, potasio e hidróxidos de amonio. Entre estos, el cloruro de calcio es el más común de los aceleradores usados para el cemento Portland.

Sin embargo, el cloruro de calcio tiene varios efectos secundarios que no son beneficiosos. El cloruro de calcio afecta las propiedades Teológicas que luego resultan en un aumento de la viscosidad. El cloruro de calcio también tiene un impacto disuasivo en cuanto a la permeabilidad del cemento. Una permeabilidad inferior no es deseable para controlar la migración de gas y se disminuye la resistencia del cemento al agua de mar.

Varios otros aditivos o combinaciones de aditivos conocidos han sido desarrollados para la industria de la construcción, destinados a probar mezclas para permitir el establecimiento de concreto a una temperatura ambiental bajo un clima frío o subglacial. En particular, las mezclas de aceleradores libres de cloruro, basadas en nitrato, formato o acetato de sales de metal han sido comercializadas. Sin embargo, se conoce muy bien que la cimentación de pozos expone el cemento Portland a condiciones muy diferentes de las encontradas en la ingeniería civil donde las especificaciones sobre las propiedades reológicas, el control de la migración de gas y el control de la pérdida de fluidos están ausentes o, al menos, son dramáticamente diferentes.

Por ello, es propósito del presente invento proveer nuevas formulaciones para la cimentación de pozos que se solidifiquen rápidamente a temperaturas más bajas, es decir, por debajo de los 20°C y más preferiblemente por debajo de los 10°C, y que muestren un desempeño superior a las formulaciones de arte previo.

Compendio del invento El presente invento provee composiciones mejoradas de cimentación de pozos para su uso en ambientes fríos, donde la temperatura circulante del cemento está típicamente dentro del rango de cerca de 5 a 20°C. Las composiciones de cimentación de pozos constan esencialrpente de un fluido acuoso, un ajustador de cemento hidráulico y un aditivo de aceleración compuesto por nitrato de metal alcalino-terroso o álcali-terroso.

El invento involucra el uso de una mezcla de sal de nitrito y nitrato para elevar la fortaleza del gel y el desarrollo de fuerza compresiva. En particular, se prefieren las sales de calcio. Un porcentaje de cerca de 1 : 1 es preferible, sin embargo, un rango de porcentajes de peso de cerca de 1 :3 a cerca de 3:1 puede utilizarse. La mezcla es usualmente agregada como líquido aditivo, mezclándose las sales en agua a fin de preparar el líquido.

El aditivo de control de la aceleración de la solidificación puede, asimismo, ser formulado para incluir glicoles de bajo peso molecular tales como glicoles alffáticos tri-hídricos de C2 a C6 como glicol de etileno, glicol de dietileno, glicol de propileno y glicerol, por ejemplo. El glicol es típicamente agregado a la mezcla en la proporción de 0 a 30 por ciento de peso, más preferiblemente entre cerca de 5 y 15 por ciento de peso, sobre la base del peso total de los sólidos en la mezcla.

De acuerdo con la incorporación preferida, el aditivo de control de la aceleración para la colocación, del presente invento, también puede comprender al menos un amino di o tri-hidroxialcalino. En particular, se prefieren los alcanolaminos de la fórmula: N R2 R3, donde R1 y R2 son grupos hidroxialcinos en C1-C4, y R3 es del grupo alcino C1-C5, como la dietanolamina de etilo o metilo. La cantidad de alcanolamina está normalmente en una proporción de entre 0 y 6 por ciento de peso, basado en el peso total de los sólidos de la mezcla, y más preferiblemente, entre 2 y 4 por ciento del peso.

La formulación también puede comprender menores cantidades de otras sales de metal alcalino-terroso tales como cloruro, bromato, iodato, cianuro, silicato e hidróxido de metal alcalino-terroso y, en particular, una pequeña cantidad de bromuro de calcio.

De acuerdo con una incorporación más preferida del presente invento, la mezcla para el establecimiento del presente invento, consta de nitrato de calcio, nitrito de calcio, glicol de dietileno, metilodietanolamina y bromuro de calcio en una proporción de 42:42:10:3:3 por peso en agua con un contenido sólido de entre 45 y 50 por ciento.

La mezcla es típicamente agregada a la composición del cemento en una cantidad que provea concentración de sal (esencialmente nitrato de calcio y nitrito de calcio, tal como se explica anteriormente) entre cerca de 3 y cerca de 20g por kg de cemento. Con la formulación preferida mencionada líneas arriba, esto resulta en una concentración de mezcla que varía de entre cerca de 4 a cerca de 45cm3 por kg de cemento.

La palabra "ajustador hidráulico de cemento" tal como se utiliza en el presente invento se refiere a toda clase de cemento API Portland tal como lo define el Instituto Estadounidense de Petróleo con la excepción de las clases D, E, y F destinados para uso bajo altas temperaturas y cualquiera de los tipos I, II, II y V definidos por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés). Pueden usarse aglomeraciones especiales de cemento tales como cemento microfino y cementos finos de peso ligero y/o mezclas de esquisto.

En contraste con otras formulaciones convencionales, todo fluido acuoso apropiado puede ser usado como agua de mezcla. Como se usa en este invento, la frase "fluido acuoso" es entendida como que incluye.agua fresca, agua de sal, agua de mar, ó salina. El fluido acuoso está presente en la composición en una cantidad suficiente para formar una pasta aguada que pueda ser bombeada desde el centro. Las concentraciones típicas del fluido acuoso pueden variar de 30 a 100 por ciento por peso del cemento. Por lo general, el monto del fluido acuoso es tal que la densidad de la pasta aguada varía entre 0.9 y 3.g/cm3 [cerca de 8 y 25 Ipg (libras por galón)] y más típicamente entre 12 y 16.4 Ipg. Para una densidad inferior, es decir, en el rango de 8 a 12 Ipg, la formulación de acuerdo con el presente invento puede hacerse espuma por la adición de agentes de espuma, agentes estabilizadores de espuma, y un gas inerte como el nitrógeno y/o aire. Las concentraciones de agentes de espuma varían generalmente de cerca de 0.5 a 5 por ciento por peso del fluido de composición; los agentes estabilizadores de espuma varían de cerca de 0.5 a 5 por ciento por peso del fluido de la composición; y las concentraciones de gas que varían de 10 a 60 por ciento del volumen total del volumen final de la pasta aguada espumosa.

Las concentraciones de cimentación de pozos del presente invento pueden también incluir otros aditivos tales como los aditivos de control de pérdida de fluidos, aditivos de control de la migración de gas, dispersantes, y otros aditivos comúnmente usados en Jas pastas aguadas de cemento. Ejemplos de aditivos de pérdida de fluido y control de gas incluyen derivaciones de alcohol polivinílico, pirolideno polivinílico, y dispersiones de polímero de látex tales como copolímeros de estireno y butadieno. Concentraciones típicas para tales aditivos pueden variar de cerca de 0.1 por ciento a 4 por ciento por peso del cemento. Los dispersantes son usados para reducir la viscosidad de la pasta aguada y permitir que el cemento disminuya el requerimiento de agua para mezclar el cemento. Las concentraciones típicas varían de cerca de 0.01 a 1 por ciento por peso del cemento. Ejemplos de dispersantes incluyen sulfonato de naftalina de sodio o sulfonatos de polimelamina.

Las composiciones de cimentación de pozos del presente invento son extremadamente ventajosas cuando se usan en ambientes fríos tales como en pozos mar adentro en aguas profundas (600m por debajo del nivel del mar), donde la temperatura de establecimiento típicamente varía de cerca de 5 °C a 20°C.

Breve descripción de las figuras Los objetos, características y ventajas antes mencionados y los que serán después mencionados, del presente invento, serán mejor comprendidos por referencia a la descripción detallada, y a los dibujos donde: - El gráfico uno muestra el desarrollo de la fuerza de gel en 65°F, como una función de tiempo, de composiciones de cemento que comprenden una diversa concentración de la mezcla de aceleración del establecimiento del presente invento; - El gráfico dos muestra el desarrollo de consistencia en 65°F, como una función de tiempo, de una composición de cemento de acuerdo con el presente invento y de una composición de acuerdo con el arte previo.

Descripción de incorporaciones preferibles Los siguientes ejemplos ilustran el invento sin limitación de su ámbito.

Ejemplo 1 : Evaluación inicial Diversas composiciones de cemento fueron preparadas utilizando cemento de pesó ligero y aceleradores comerciales usados para la industria de la construcción. El cemento probado disponible de TXI, Estados Unidos, es producido al moler el cemento Portland y un agregado de esquisto y ha demostrado ser adecuado para las operaciones de pozos de gas y petróleo en aguas profundas.

El contenido de agua fue ajustado para lograr una densidad de 12.5 ± 0.1 Ibs. por galón (12.5 lpg=1.498 g/cm3). Para este examen inicial, varios aceleradores estuvieron sometidos a una rueda de pruebas a fin de determinar la fuerza compresiva lograda luego de 8 horas usando cubos moldeados de 2 pulgadas curado en una cámara de humedad del 100 por ciento a una temperatura ambiental (aproximadamente de 75°F o 24°C). La concentración del acelerador está en galones por saco de cemento (es decir, 0.1 US galones (3.78 litros) por saco de 42 kilogramos, 0.1 gps=9cm3/qg de cemento). Esta concentración se basó en el contenido de cemento activo del cemento TXI de Peso Ligero, excluyendo el agregado inerte de peso ligero. Las pruebas fueron conducidas usando cloruro de calcio, soluciones de sales de nitrato y/o nitrito, y ningún aditivo. Basados en la Hoja de Información sobre Seguridad del Material provista por el proveedor, se asume que las concentraciones de sales en aditivo B, C y D son respectivamente de 40 por ciento (20+20), 30% y 45% (por peso). Los resultados se muestran en el cuadro 1.

Cuadro 1 1 Disponible a través de W.R. Grace&Co.-Cambridge, Massachusetts, con el nombre.de "PolarsefTM 2 Disponible a través de W.R. Grace&Co.-Cambridge, Massachusetts, con el nombre de "DCI"® 3 Disponible a través de W.R. Grace&Co.-Cambridge, Massachusetts, con el nombre de "Gilco Accelerator" 4 El cubo puede ser retirado del molde pero la fuerza necesaria para romperlo no es suficiente para provocar una deflexión del indicador.

La solución que comprende tanto nitrato de calcio como nitrito de calcio muestra una mayor aceleración que la que se observa con el cloruro de calcio. Ni la solución que comprende nitrato de calcio ni la solución que comprende nitrito de calcio proveía alguna fuerza compresiva significativa.

La mezcla C del ejemplo 1 fue además programada ampliamente a fin de evaluar su conveniencia para la culminación del pozo a temperaturas bajas, incluyendo su compatibilidad con aditivos estándares. A menos que se indique lo contrario, todas las pruebas recomendaron prácticas descritas en API RP 10 B.

Para períodos de engrasamiento, la cámara de consistómetro estaba llenada en 2/3 con petróleo y precongelada a aproximadamente 65°F. La pasta aguada fue mezclada según el procedimiento estándar API, vaciada en una taza del consistómetro y ubicada en la cámara congelada. La tapa fue cerrada y se llenó la cámara con petróleo. La pasta aguada fue agitada a 150 rpm con una presión aplicada de 1500 psi. El congelador fue ajustado para bajar la pasta aguada a 65°F tan rápido como sea posible (usualmente de 10 a 20 minutos) y luego reajustado para mantener la pasta aguada en 65°F hasta la formación de la pasta aguada.

Para probar la fuerza compresiva, las líneas de agua de enfriamiento para el Analizador de Cemento Ultrasónico (U.C.A, por' sus siglas en inglés) fueron adjuntados ai congelador. La célula fue precongelada en la refrigeradora del laboratorio a aproximadamente 55°F (12.7°C) y la cámara UCA también fue precongelada a 55°F. La pasta aguada fue mezclada según API, puesta en la célula, disminuida en la UCA y presionizada a 1500psi (10.34MPa). Nuevamente la temperatura del congelador fue ajustada para descender la pasta aguada a 55 °F tan pronto como sea posible (usualmente diez minutos) y luego reajustada para mantener una temperatura de 55°F. La duración de la prueba fue de 24 o 48 horas. El tiempo de engrosamiento corresponde a la producción de una consistencia de 100BC, medida en unidades BC estandarizadas. El tiempo de transición corresponde al paso de una consistencia de 30BC a una consistencia de 100BC. Un tiempo de transición corta es deseable. El tiempo requerido para lograr una fuerza compresiva de 50psi (345 kPa) y de 500 psi (3450k Pa) fue medido, así como la fuerza compresiva luego de 24 horas.

Se realizaron reologías de acuerdo con los procedimientos estándares API, justo después de la mezcla con las pastas aguadas acondicionadas por 20 minutos a 80°F. Los datos medidos incluyen una viscosidad plástica (en segundos miliipascales o centipoises) y el punto de producción, expresado como es usual en el arte en Ibf/ft2. Las composiciones con baja viscosidad y bajo punto de producción son deseables. Las mediciones también fueron realizadas de la fuerza de gel desarrollada cuando la composición es dejada para descansar por 10 minutos.

La pérdida de fluido de las pastas aguadas fue medida luego de 30 minutos, de acuerdo con los procedimientos estándares API. Los valores por debajo de 100ml, preferiblemente por debajo de 50ml, están asociados con riesgos menores de migraciones de gas y, por ello, son preferibles.

Sigue el procedimiento de reómetró de paleta: luego del precongelamiento de la célula, sensor cero y la prueba de fricción del reómetró de paleta, la pasta aguada fue mezclada y colocada en la célula. La velocidad del motor para el reómetró de paleta fue establecido en 0.1 rpm y la fuerza de gel de reducción de prueba fue establecido por defecto en 1550 lbf/100ft2 (0.07 Mpa). Una presión de aproximadamente 400 psi (2.75Mpa) fue aplicada a la pasta aguada y se inició la prueba. Nuevamente, la célula fue rápidamente enfriada a la temperatura (usualmente de 20 a 30 minutos) y el controlador del congelador fue reajustado para mantener la temperatura deseada. Para las pruebas de 45°F, la célula fue congelada en el congelador por 15 minutos para reducir rápidamente su temperatura al nivel deseado.

A menos que se especifique lo contrario, todas las pruebas a continuación son llevadas a cabo usando la mezcla B, de acuerdo con el presente invento.

Ejemplo 2: Comparación con acelerados convencionales Las pastas aguadas de cemento con una densidad de 16.4 ppg (1.96g/cm3), que comprende un aditivo de control de gas, un agente dispersor y un aditivo de control de formación (la mezcla del presente invento o el cloruro de calcio, ya sea bajo forma líquida o sólida) fueron preparados con un cemento Clase H.

La reología de la pasta aguada y las propiedades de configuración se muestran en el Cuadro 2.

Cuadro 2 Aditivo de control de gas (gal/saco) 0.4 0.5 Dispersante (gal/saco) 0.04 0.06 Aditivo de control establecido - 0.4 0.2 - - CaCI2 Líquido (gal/saco) 0.4 - - - - CaCI2 (%BWOC) - - - 1 2 Reología después de la mezcla 45 47 49 55 86 PV (cP) 12 3 TY (lbf/100ft2) 9 3 22 Reología a 80°F 89 59 53 90 PV (cP) 24 16 5 12 TY (lbf/100fP) 32 37 26 10 minutos gel (Ibf/100ft2) Tiempo de engrasamiento a 55°F y 1500 psi 3:58 3:18 4:25 6:00 4:12 (hnmin) Consistencia inicial (Be) 22 18 17 19 20 Tiempo 30-100 Be (hnmin) 2:42 1:53 -f:43 3:22 2:41 UCA a 55°F y 1500 psi 7:35 N/A 6:47 Tiempo para alcanzar 50 psi (hnmin) N/A Tiempo para alcanzar 500 psi (hnmin) 15:47 16:22 Fuerza compresiva a 24 hrs (psi) 261 1010 862 Perdida de fluido API a temperatura ambiente 19 18 14 19 (mL 30 min) Paieba de reómetro de paleta a 65°Fy 400 psi 2:30 2:20 Tiempo para alcanzar 1550 psi (hr: min) Tiempo de 100 a 500 lbf/100ft= (min) 70 95 Esto muestra que la mezcla establecida del presente invento puede ser usada en formulaciones de cimentación de pozos (columna 2 y 3), acelera la hidratación del cemento y resulta en una fuerza temprana compresiva, significativamente mejorada sobre las formulaciones de arte previo basadas en cloruro de calcio. Asimismo, con la mezcla establecida del presente invento, la reología de la pasta aguada no es significativamente afectada con el aumento de las concentraciones. Por otro lado, el aumento de las concentraciones de cloruro de calcio resultan en un aumento de la viscosidad no deseable.

Ejemplo 3: Efecto de la concentración del aditivo establecido mezclado con el agua fresca.

Las pastas aguadas de cemento con una densidad de 16.4 ppg (1.96g:cm3), fueron preparadas con un cemento Portland Clase H. Todas las formulaciones comprenden un aditivo de control de gas (0.5gal/saco), un agente dispersor (0.6gal/saco) y el aditivo de control establecido del presente invento en diversas concentraciones.

Cuadro 3 Aditivo de control establecido 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 (gal/saco) - ·' Reología después de la mezcla 52 62 49 55 55 PV (CP) 3 TY (Ibf/100fP) 5 4 4 4 Reología a 80° F 47 64 53 59 72 PV (cP) 12 3 TY (lbf/100fP) 5 38 14 10 minutos gel (lbf/100fP) 7 5 14 8 Tiempo de engrasamiento a 55°F 10:10 8:27 7:27 5:31 4:25 3:38 2:55 y 1500 psi (hr:min) 12 Consistencia inicial (Be) 12 20 12 25 17 1:23 10 Tiempo 30-100BC (hr/min) 3:39 3:17 2:03 2:29 1:43 1:10 UCA a 55'F y 1500 ps¡ 15:50 13:42 10:17 8:56 7:35 6:34 5:46 Tiempo para alcanzar 50 psi (hr: min) N/A N/A 18:43 17:12 15:47 14:04 12:40 Tiempo para alcanzar 500 psi (hr: min) 315 484 973 1050 1010 985 991 Fuerza compresiva a 24 hrs (psi) Perdida de fluido API a 14 temperatura ambiente (mL/30 min) Prueba de reómetro de paleta a 6:20 5:10 4:10 3:30 2:30 2:00 1:30 65 y 400 psi Tiempo para alcanzar 1550 psi (hr: 161 136 83 80 70 66 47 min) Tiempo de 100 a 500 lbf/100ft2 (min) El cuadro 3, y gráfico 1 , muestran que el tiempo de transición de la fuerza de gel disminuye con el aumento de la concentración de la mezcla establecida.

Ejemplo 4: Efecto del agua de mezcla Las pastas aguadas de cemento con una densidad de 16.4ppg (1.96g/cm3) fueron preparadas con cemento Portland Clase H. Todas las formulaciones comprenden un aditivo de control de gas (0.5gal/saco), un agente dispersor (0.06gal/saco° y 0.2gal/saco del aditivo de control establecido del presente invento. Tal como se muestra en el cuadro 4, las pastas aguadas pueden ser preparadas ya sea en agua fresca o agua de mar.

Cuadro 4 Ejemplo 5: Efecto del aditivo de control de pérdida de fluidos Las pastas aguadas de cemento con una densidad de 16.4ppg (1.96g/cm3) fueron preparadas con un cemento Portland Clase H. Las formulaciones comprenden un agente dispersor y un aditivo de control de pérdida de fluido (siendo el aditivo de control de gas un aditivo de control de pérdida de fluido). Tal como se muestra en el cuadro 5 líneas abajo, las propiedades de la pasta aguada no se ven afectadas por la presencia de un aditivo de control de pérdida de fluido.

Cuadro 5 Las composiciones del presente invento son compatibles con los aditivos de control de gas convencionales y los aditivos de control de la pérdida de fluidos, que contribuyen a efectos mínimos de retraso establecido.

Ejemplo 6: Efecto de la temperatura Las pastas aguadas de cemento con una densidad de 16.4 ppg (1.96g/cm3) fueron preparadas con cemento Pórtland Clase H. Las formulaciones comprenden un agente dispersor y un aditivo de control de pérdida de fluidos a una concentración constante. Tal como se muestra en el cuadro 6 abajo, el aumento en la temperatura provee una disminución en el tiempo de entre 30 y 100BC. El tiempo de engrasamiento también es reducido con el aumento de la temperatura.

Cuadro 6 Ejemplo 7 : Pruebas con cemento Clase A Pruebas similares a aquellas realizadas con cemento Clase H fueron realizadas usando un cemento Pórtland Clase A. Las pastas aguadas con una densidad de 15.6ppg (1.86g/cm3), fueron preparadas incluyendo un agente dispersor y un aditivo de control de pérdida de fluidos a una concentración constante. Los resultados se muestran en el cuadro 7, líneas abajo.

Cuadro 7 Aditivo de control establecido 0 0.1 0.2 • 0.3 0.4 (gal/saco) Tiempo de engrasamiento a 55°F y 8:31 5:03 4:15 4:11 3:58 1500 psi (hr:m¡n) Consistencia inicial (Be) 18 25 18 18 16 Tiempo de transición 30-1 OOBc (hr/min) 4:27 2:21 1:51 2:01 1:44 UCA a 55°F y 1500 psi 13:37 10:00 7:12 5:40 5:30 Tiempo para alcanzar 50 psi (hr: min) 22:31 16:21 13:38 10:50 10:40 Tiempo para alcanzar 500 psi (hr: min) 661 1170 1333 1343 1318 Fuerza compresiva a 24 hrs (psi) Prueba de reómetro de paleta a 3:40 2:40 65°F e 400 psi Tiempo para alcanzar 1550 psi (hr: 61 43 min) Tiempo de 100 a 500 lbf/100ft2(min) El aditivo de control establecido del presente invento es compatible con el cemento de Clase A, así como con el cemento de Clase H y Clase G, típicamente usados para la cimentación de pozos.

Ejemplo 8: Desarrollo de la resistencia del gel El gráfico 2 muestra una porción del desarrollo de la consistencia a 65°F como una función de tiempo para una composición de cemento de acuerdo con el presente invento (marcas en círculo llenados), y de acuerdo con el arte previo, usando cloruro de calcio como acelerador establecido (marcas cuadradas abiertas). Ambas composiciones han sido plenamente optimizadas y comprenden un agente de control de pérdida de fluidos y un agente dispersor. La densidad de la pasta aguada para ambas composiciones es de 16.4ppg (1.96g/cm3).

Aunque ambos aceleradores establecidos proveen cerca del mismo tiempo de engrasamiento, las composiciones del presente invento presentan un perfil de ángulo recto, que es extremadamente ventajoso para reducir el riesgo de la migración de gas.

Ejemplo 9: Resistencia compresiva de pastas aguadas con espuma Una pasta aguada que tiene una densidad de 16.4ppg (1 .96g/cm3) fue preparada con cemento Portland Clase H. La composición es optimizada para cimentación de pozos y comprende un aditivo de control de la pérdida de fluidos, un agente dispersor, un agente espumoso y un estabilizador espumoso.

La composición es espumada a 12ppg (1.43g/cm3). Una fuerza compresiva de 614psi es lograda luego de 24 horas a 70°F, comparada con un diseño de cemento de ángulo recto, de acuerdo con el arte previo de sólo 350psi.

Ejemplo 10: Comparación en pastas aguadas CRETE Las formulaciones del presente invento pueden también comprender partículas medidas que incluyen compuestos de silicato, pozolanas y aislante de vidrio o cerámica de diversas densidades, tales como aquellas descritas en la solicitud estadounidense pendiente 09/831 ,671 , que se basa en la solicitud de la Patente Internacional Patente WO 00/29351 , y es por ello incorporada por referencia.

Dos pastas aguadas fueron preparadas basadas en una mezcla sólida consistente de (por volumen) 39 por ciento de cemento Clase H, que tiene un tamaño promedio de cerca de 40 micrones, 53 por ciento esferas poco profundas tomadas de cenósferas que tienen un tamaño promedio de 150 micrones (gravedad específica 0.75), y 8 por ciento de una mezcla de microcemento Portland y escoria que tiene un tamaño promedio de cerca de 3 micrones de microcemento. Posteriormente, la pasta aguada comprende un agente dispersante y un agente anti- espumante. Para la primera pasta aguada preparada de acuerdo con el arte previo, el cloruro de calcio es agregado a una concentración de 1 por ciento por peso de cemento. Para una segunda pasta aguada preparada de acuerdo con el presente invento, la mezcla establecida B del Ejemplo 1 es agregada a una concentración de 0.2 galones/sacos de cemento. Los resultados son mostrados en el Cuadro 8 a continuación: Cuadro 8 Las formulaciones del presente invento son compatibles con este tipo de pasta aguada y se mejora el desarrollo de fuerza de gel medido a una temperatura del centro del orificio, resultando en un tiempo de transición más corto de 100 a 500lbf/100 ft2.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Método para cimentación de un pozo que penetra una formación subterránea en donde la temperatura de dicha formación se encuentra en el rango de cerca de 40°F a cerca de 100°F, comprendiendo dicho fenómeno la formación de una pasta aguada de cemento hidráulico en el agua, teniendo dicha pasta aguada una densidad de entre 0.9 y 3g/cm3, ubicando dicha pasta aguada en dicho pozo adyacente a dicha formación y permitiendo que dicha pasta aguada se establezca en dicho pozo; y en todo momento en que dicha pasta aguada comprenda agua, el cemento hidráulico y una mezcla de una aceleración establecida que comprenda nitrato de metal terroso alcalino o álcali y un nitrito de metal terroso alcalino o álcali. El método de la reivindicación 1 , en donde dicha mezcla de aceleración establecida comprende sales de nitrato de calcio y nitrito de calcio en un porcentaje de peso de cerca de 1 :3 a cerca de 3:1. El método de reivindicación 1 o reivindicación 2, donde dicha mezcla de aceleración establecida comprende además glicoles. El método de reivindicación 3, donde dichos glicoles son glicoles alifáticos di y tri-hídricos de C2 a C6. 5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha mezcla de aceleración establecida además comprende alcanolaminas. 6. El método de reivindicación 5, donde sea que dichas alcanolaminas sean seleccionadas del grupo que consta de compuestos que tienen la fórmula. R1 N R2 R3 donde R1 y R2 son grupos hidroxialcalinos en C1-C4, y R3 es de alcalinos C1-C5. 7. E! método de Ja reivindicación 1 , en donde dicha mezcla de aceleración establecida consta de nitrato de calcio, nitrito de calcio, glicol de dietileno, metildietanolamina y bromuro de calcio en una proporción de 42:42:10:3:3 por peso en agua, con un contenido sólido de entre 45 a 50%. 8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha mezcla de aceleración establecida es agregada a la composición de cemento en un monto que provea una sal total en el rango de cerca de 3 a cerca de 30g por kg de cemento. 9. El método de reivindicación 8, en donde dicha mezcla de aceleración establecida es agregada a la composición del cemento a una concentración de cerca de 4 a cerca de 45cm3 por kg de cemento. 10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, dondequiera que dicha pasta aguada sea espumosa. 11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en dondequiera que dicha pasta aguada contenga además al menos aditivos seleccionados del grupo que consta de aditivos de control de pérdida de fluidos, aditivos de control de la migración del gas, dispersantes. 12. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en dondequiera que la temperatura establecida esté en el rango de 40°F a 70°F.