Ataque del anhídrido carbónico y el ácido sulfhídrico sobre pastas de cemento API clase H expuestas a aguas de formación salinas

Abstract

RESUMENSe simuló la acción agresiva de los denominados iones fundamentales (sulfato, cloruro y magnesio) y los gases agrios presentes en el gas natural (CO 2 y H 2 S) sobre un cemento API clase H utilizado en pozos gasíferos a presión y temperatura elevadas, al objeto de observar sus alteraciones fisicoquímicas por la acción combinada de tales gases y las aguas de formación. Se prepararon varias probetas del material cementante para su inmersión en disoluciones neutras, conteniendo los iones fundamentales en concentraciones fijas, dentro de reactores tipo Parr. Se analizaron durante más de dos meses una serie de disoluciones en contacto con el cemento utilizado; así como, mediante DRX, la evolución de la mineralogía de dicho material entre los 14 y los 60 días. Los principales efectos de ambos gases, en conjunto o por separado, sobre la durabilidad del cemento fueron, respectivamente, la formación de carbonato cálcico y la lixiviación de algunos componentes.Palabras clave: cementos para pozos de petróleo, durabilidad, pasta de cemento, difracción de rayos X, fases cristalinas. SUMMARYThis paper discusses the attack of the major ions (sulfate, chloride, and magnesium) and sour gases, present in natural gas (CO 2 y SH 2 ), on API class H cement, the type used in gas wells under high pressure and temperature. The effects of these chemical agents on this cement was simulated to study the physicochemical changes due to the action of sour gases and formation water. Cement specimens were immersed in neutral solutions containing fixed concentrations of the major ions inside Parr reactors. These solutions were analysed and XRD analyses were conducted for over two months to identify mineralogical variations from 14 to 60 days. The objective of this research was to determine the effects of the joint attack of major ions and sour gases on cement pastes. The main effects of both gases, jointly or separately, on cement durability were, respectively, the carbonation process and the leaching of some components.Keywords: petroleum wells cemen, durability, cement slurries, XRD , crystalline phases. INTRODUCCIÓNLos denominados gases agrios, anhídrido carbónico y ácido sulfhídrico, significativamente presentes en la mayoría de yacimientos de gas y petróleo (1), pueden provocar importantes cambios fisicoquímicos sobre el cemento colocado entre el revestidor de un pozo y las formaciones rocosas (2); dicho material cementante se deteriora con el tiempo al ser atacado por ambos gases, sobre todo en presencia de ciertos iones (sulfato, cloruro o magnesio) contenidos en concentraciones que superan los 40.000 ppm en las aguas de formación en contacto con el cemento (3). Las concentraciones del ácido sulfhídrico y anhídrido carbónico en el gas natural suelen arrojar valores no superiores al 10% y 30% molar, respectivamente (4). Los gases agrios se disuelven en medio acuoso produciendo una serie de iones (sulfuro, carbonato, etc.) que afectan significativamente a la durabilidad del cemento en los pozos de gas y petróleo, influyendo sobre l...