11 - Cálculos de Volumen Absoluto
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Cálculos de Volumen Absoluto
Programa de Entrenamiento Acelerado Para Supervisores de Pozo
2 Volumen Absoluto
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l Calcular densidades de lechadas, rendimientos de lechadas y agua de mezcla/fluídos de mezcla para:– Lechadas API – Lechadas no API – Lechadas mezcladas con agua fresca / agua de mar – Lechadas POZmix – Lechadas con sal
l Entender las siguientes unidades – BWOC– BWOW– BWOB
l Entender requerimientos de agua adicional para aditivosañadidos a lechadas API
Objetivos
3 Volumen Absoluto
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Volumen absoluto y de bulk
l Volumen de Bulk: – Es el volumen ocupado por un cierto peso de material seco incluyendo espacios
vacíos entre las partículas sólidas.l Volumen Absoluto:
– Es el volumen ocupado por el mismo peso de material menos los espaciosvacíos entre las partículas.
Un recipiente con 1 cuft de volumen (7.48 gal) va a contener 1 saco de cementoseco:
Bulk Vol = 7.48 galSi 3.89 gal de agua pueden ser añadidos al contenedor antes de que se derrame, cual es el volumen absoluto del cemento?
3.59 gal = 7.48 gal - 3.89 gal
4 Volumen Absoluto
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Volumen Absoluto del Cemento
Water
Aire en los espacios vacíos va a ser desplazado por
agua
Agua
CEMENTO
CEMENTO 1sk1sk
1 drum = 1 cu.ft = 7.48 gal
Agua
3.89 gal
Volumen Absoluto del Cemento:
7.48 gal – 3.89 gal = 3.59 gal
5 Volumen Absoluto
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Definicionesl Rendimiento de la lechada :
– Volumen ocupado por una unidad de cemento al ser mezclada con losaditivos y el agua de mezcla (unidades: cu.ft/sack, lt/t, m3/t )
l Densidad de la lechada:
– El peso de la lechada líquida (unidades: lb/cu. Ft, ppg, S.G.)
l Agua Requerida:
– La cantidad de agua requerida para hidratar el cemento seco (y aditivos) para crear un líquido bombeable (gal/sack)
– Si la composición del cemento y una de las propiedades de arriba son conocidas, las propiedades que faltan pueden ser calculadas
6 Volumen Absoluto
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Notasl Las lechadas de cemento usualmente tenían sus
densidades especificadas por API (por ejemplo, contenido de agua)
l La densidad podría ser cambiada usando el aditivoapropiado.
l Si la relación entre agua y sólidos no es correcta, se puede obtener:– Viscosidad alta (no-bombeable).– Excesiva agua libre.
7 Volumen Absoluto
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Modificación de la densidad API
El cambio de la relación agua/cemento tiene el efectomás dramático en la densidad.
Más aguay extendedor
Densidad APICemento Neto
Densidad más alta
Menos agua y Dispersante
MaterialPesado
Densidad mas baja
Material de peso liviano
8 Volumen Absoluto
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Cálculo del Rendimiento y Densidadl Todos los cálculos se basan en un saco
l Volúmenes absolutos Handbook pg. 700.005
Ejemplo: Cemento Clase G mezclado según espec. API.
1. Densidad =
2. Rend. =
3. Agua Requerida = de la tabla : 4.97 gal/sk
135.36 lb/sk8.56 gal/sk
= 15.81 lb/gal
8.56 gal/sk7.48 gal/cuft
= 1.144 cuft/sk
1
9 Volumen Absoluto
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Ejemplol Clase G, mezclado @ 15.5 lb/gal.
Donde x = gal H2O/sk
Densidad = 15.5 lb/gal =
x = 5.35 gal H2O/sk
Rend. = = 1.195 cuft/sk
Verifique sus respuestas!
94 + 8.33x lb/sk3.59 + x gal/sk
3.59 + 5.35 gal/sk7.48 gal/cuft
94 + 8.33 (5.35) lb/sk3.59 + 5.35 gal/sk
= 15.4995 lb/gal
10 Volumen Absoluto
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Ejemplol Clase G, 5.05 gal H2O/saco
Densidad = 15.75 lb/gal
Rend. = = 1.16 cuft/sk
lbgal = 136.07 lb/sk
8.64 gal/sk
8.64 gal/sk7.48 gal/ ft3
11 Volumen Absoluto
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Ejemplol Clase G, rendimiento = 1.06 cuft/sk
Donde x = gal H2O/sk
Rend. = 1.06 =
Sol. para x: = 4.34 gal H2O/sk
Densidad = = 16.41 lb/gal94 + 8.33 x lb/sk3.59 + x gal/sk
3.59 + x gal/sk
7.48 gal/cuft
12 Volumen Absoluto
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Ejemplol Clase H, 3% S1, mezclado API
Densidad = = 16.42 lb/gal
Rend = = 1.079 cuft/sk
Agua Requerida = 4.288 gal/sk
132.54 lb/sk8.072 gal/sk
8.072 gal/sk7.48 gal/cuft
13 Volumen Absoluto
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Aditivos Que Requieren Agua Adicional
l D20, Bentonita– 5.3% (BWOC) agua adicional por cada 1% D20 añadida.
l D24, Gilsonita– 1 gal de agua adicional por cada 25 lb D24 añadida.
l D30, Arena Silica– 0.286% (BWOC) de agua adicional por cada 1% D30 añadida; entonces
10% para 35% D30.l D31, Barita
– 0.024 gal de agua adicional por cada 1 lb D31 añadida.l D42, Kolite,
– 1 gal de agua adicional por cada 25 lb D42 añadido.l D66, Harina Silica
– 0.343% (BWOC) de agua adicional por cada 1 % D66 añadida; estoimplica, 12% por 35% D66.
14 Volumen Absoluto
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Ejemplol Clase A, 2% D20, mezcla API
Densidad = = 14.82 lb/gal
Rend. = = 1.345 cuft/sk
Agua Requerida = 6.384 gal/sk
149.08 lb/sk10.059 gal/sk
10.059 gal/sk7.48 gal/cuft
15 Volumen Absoluto
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Ejemplol Clase G, 12.5 lb/sk D42, 4% D20, @ 13.8 lb/gal
13.8 ppg = x = 7.75 gal/sk
Rend. = = 1.69 cuft/sk
Verifique sus respuestas! = 13.801 ppg
Donde x = gal H2O/sk
110.26 + 8.33 x lb/sk4.917 + x gal/sk
12.667 gal/sk7.48 gal/cuft
110.26 lbs + 8.33 (7.75) lb/sk4.917 gal + (7.75) gal/sk
16 Volumen Absoluto
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l Clase H, 2% D20 (prehidratado) 35% D30, mezclado API.
Densidad = = 13.90 lb/gal
Rend. = = 2.056 cuft/sk
Agua Requerida = 10.20 gal H2O/sk
Ejemplo
213.7560 lb/sk15.3768 gal/sk
15.3768 gal/sk7.48 gal/cuft
17 Volumen Absoluto
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Mezclas Cemento/Pozl La cantidad de flyash requerido para preparar 1 cuft de mezcla seca es calculada
por:
Pesoflyash = Peso de cemento reemplazado x
El peso del cemento reemplazado es: 94 lb - Cantidad de cemento remanente
l Ejemplo: 35/65 (D35 - LaDue / Clase H)
SGcement = 3.16SGflyash = 2.51
94 - (0.65) (94) = 32.9 lb cemento reemplazado
Peso equivalente por saco = 61.1 lb + 26.13 lb = 87.23 lb
SGflyash
SGcement
Weight flyash = 32.9lb x 2.513.16 = 26.13lb
Weight cement = 94 (0.65) = 61.1lb
18 Volumen Absoluto
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Ejemplol 35/65 (D35 - LaDue/Clase H), 6% D20, 2% SI, Mezclado API.
Densidad = = 13.78 lb/gal
Rend. = = 1.51 cuft/sk
Agua Requerida = 7.31 gal/sk
Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class H 94 x 65 = 61.00 0.0382 100 87.23 3.59
D35 94 x 35 x 2.51/3.16 = 26.10 0.0481 100
D20 87.23 x 6 = 5.233 0.0454 0.237100
SI 87.23 x 2 = 1.744 0.0687 0.120100
H2O 87.23[0.38 + 0.053(6)] = 60.886 1/8.33 7.309 Total 155.092 11.257
155.092 lb/sk11.257 gal/sk
11.257 gal/sk7.47 gal/cuft
19 Volumen Absoluto
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l 50/50 (D48/Clase G), 35% D66, 1.2% D112, mezclado @ 15.0 lb/gal
Rend. = = 1.297 cuft/sk
Verifique su respuesta
= 14.9999 lb/gal
EjemploMaterial Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class G 47 0.0382 3.59D48 30.64 0.0583
D66 27.174 0.0456 1.2391
D112 0.932 0.1045 0.0974
H2O 8.33x 1/8.33 x
Total 105.746 + 8.33x 4.9265 + x
Where x = gal H2O/sk
x = 4.775 gal/sk
15.0 ppg = 105.746lbs + 8.33lbs4.9265 gal + x gal
gal/sk7.48
= 4.9265 gal/sk + 4.775 gal/sk7.48 gal/cuft
105.746 lb/sk + 8.33 lbs/gal (4.775) gal/sk4.9265 gal/sk + 4.775 gal/sk
20 Volumen Absoluto
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l Clase H, 2 gal D600/sk, 0.3 gal D80/sk, 0.2 gal D801/sk. Mezcla @ 16.5
Donde x = gal H2O/sk
16.6 = x = 1.92 gal H2O/sk
Rend. = = 1.071 cuft/sk
Fluido Total de mezcla = 1.92 gal/sk + 2.5 gal/sk = 4.42 gal/sk. Verifique sus respuestas!
Ejemplo
Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class H 94 0.0382 3.59
D600 17.09 0.117 2.0
D80 3.08 0.0973 0.3
D801 2.00 0.100 0.2
H2O 8.33x 1/8.33 x
Total 116.17 + 8.33x 6.09 + x
116.17 lb/sk + 8.33 lbs/gal x gal/sk6.09 gal/sk + x gal/sk
gal/sk7.48
= 6.09 gal/sk + 1.92 gal/sk7.48 gal/cuft
21 Volumen Absoluto
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NaCl Como Aditivo de Cementación
l NaCl se disuelve en agua fresca hasta su punto de saturación ~ 37.2% BWOW
l NaCl es añadido a los sistemas de cementación porpeso de agua, no por peso de cemento.
l D44 (NaCl) es añadido en altas concentraciones, entonces, las diferencias deben ser tomadas en cuenta.
22 Volumen Absoluto
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l Clase H, 37.2% D44(BWOW), mezclado @ 17.3 ppg
Densidad: =17.3ppg = x = 3.62 gal H2O/sk
Rend. = = 1.046 cuft/sk
D44 Requerido = 3.09876x = 11.22 lb/sk
Ejemplo
Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class H 94 0.0382 3.59
D44 0.372*8.33x 0.0556 0.17x
H2O 8.33x 1/8.33 x
94+11.42x 3.59+1.17x
94+11.42x lb/sk3.59+1.17x gal/sk
3.59 +1.17x gal/sk7.48 gal/cuft
23 Volumen Absoluto
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l Clase A, 4% D20, 10lb/sk Kolite, 15% D44(BWOW), mezclado API
Densidad = = 14.03 lb/gal
Rend. = 1.75 cuft/sk
Agua de mezcla total = 7.98
Ejemplo
Material Weight lb (x) Abs Vol (=) Volume Gal
Class A 94 0.0382 3.59
D20 3.76 0.0454 0.1707
D42 10 0.0925 0.925
D44 9.975 0.0453 0.4519
H2O (0.46+4*0.053)94+10/25 (8.33) 1/8.33 7.983
Total 184.235 13.1205
gal/sk7.48 = 13.1205 gal/sk
7.48 gal/cuft
184.235 lb/sk13.1205 gal/sk
24 Volumen Absoluto
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Volumenes Absolutos EstándarAgua 1/ 8.33= 0.1200Cemento A-H 0.0382D020 0.0454D024 0.1123D030 0.0456D031 0.0278D042 0.0925
D044> 37% Sat = 0.0556 < 37% Sat = 0.0453
D047 0.1207D066 0.0456D081 0.0955D112 0.1045D175 0.121S001 0.0687