9

1. CEMENTACION
En la adecuación de pozos petroleros con el fin de colocarlos luego en producción,
se hace necesario las operaciones de cementación, en las cuales se utiliza una
lechada de cemento (material con propiedades adhesivas y cohesivas) que
cumple funciones como: aislar formaciones, soporte y protección de revestimiento,
adherir el revestimiento a la formación y restringir el movimientode fluidos entre
formaciones. Uno de los principales objetivos de la cementación ha sido siempre
proveer aislamiento en la cara del pozo a las zonas de agua, gas y aceite, para
lograr este objetivo, se hace necesario conseguir un buen sello hidráulico entre
casing - cemento y cemento – formación, previniendo además la canalización de
fluidos a través del bloque de cemento. Estos requerimientoshacen de la
operación de cementación la más importante durante la elaboración de un pozo.
Desde 1937 se creo el Comité de Estandarización del Instituto Americano del
Petróleo API con el fin de desarrollar métodos estándares que permitan evaluar la
calidad de un cemento hidráulico (petrolero) y emitir los requerimientos físicos y
químicos mínimos que estos debían cumplir. A través de los documentosAPI
SPEC-10A y API RP-10B, se emitieron las características que debían cumplir y las
pruebas que se deben realizar para la verificación de estas a los cementos
hidráulicos.
1.1

EL CEMENTO

Dos tipos de materiales son necesarios para la preparación del cemento Portland:
Calcáreos, materiales que contienen calizas (u otros compuestos ricos en
carbonato de calcio) y arcillosos, materiales que contienenaluminio, sílice y oxido
de hierro, algunas veces se adicionan óxidos de aluminio y hierro si no están
presentes en cantidades apreciables en las arcillas. Los materiales calcáreos
contienen carbonato de calcio (CaCO3) y oxido de calcio (CaO), entre ellos están
las calizas, corales, depósitos de conchas, yeso (compuesto por conchas marinas
con alto contenido de CaCO4), marl (deposito terroso conalto contenido de
CaCO3) y desperdicios alcalinos (subproductos de plantas químicas). Los
componentes arcillosos son materiales que contienen sílice (SiO2) y aluminatos
(Al2O3), entre ellos las arcillas, arcillolitas y ceniza.
1.2

QUIMICA DEL CEMENTO

Todos los cementos son fabricados esencialmente por iguales procedimientos e
ingredientes, solo que en diferentes proporciones. El cemento Portlandconsiste
básicamente de cuatro componentes descritos en la tabla 1.

1

Un análisis típico de óxidos en los cementos Portland clases G y H se muestra en
la tabla 2.
Tabla 1. Componentes químicos del cemento Portland.
Nombre

Formula

Nombre genérico

Silicato tricalcico

3CaO.SiO2

C 3S

Silicato dicalcico

2CaO.SiO2

Aluminato tricalcico

3CaO.Al2O3

C 2S
C 3A

Aluminoferrato tetracalcico4CaO.Al2O3.Fe2O3

C4AF

Fuente: Field Training Cementing Service. Halliburton Service.
Estos compuestos son formados en un horno por reacciones químicas a altas
temperaturas (por encima de 1500°C)2.

Tabla 2. Análisis típico de óxidos en cementos Portland (Clases G y H)
Óxidos
SiO2
CaO
Fe2O3
Al2O3
MgO
SO3
K 2O
Residuos de Ignición

Porcentaje (%)
22.43
64.77
4.10
4.76
1.14
1.67
0.08
0.54

Tomada deCementing Well. SPE Monograph

2

Tabla 3. Composición Típica de cementos API

Clases
API

Tipo
ASTM

A
B
C
D
E
G
H

I
II
III
(II)
(II)

Composición Típica Potencial
(%)
C 3S
45
44
53
28
38
50
50

C 2S
27
31
19
49
43
30
30

C 3A
11
5
11
4
4
5
5

C4AF
8
13
9
12
9
12
12

Fuente: Well Cementing. Dowell Schlumberger.
1.3

CLASIFICACION DEL CEMENTO

Sistema de clasificacion API. En 1937 el InstitutoAmericano del Petróleo
establece el primer comité para estudios del cemento. En 1952 el comité nacional
API adopta estándares para seis clases de cementos Portland usados en la
industria del petróleo en operaciones de cementación. En 1953 se publica las
Especificaciones para Cementos Petroleros, que cubrían los requerimientos
químicos determinados por la ASTM y requerimientos físicos determinados...