Durability of API class b cement pastes exposed to aqueous solutions containing chloride, sulphate and magnesium ions

Abstract

Este trabajo se basa en el estudio de la durabilidad de un cemento API clase B, utilizado en pozos petrolíferos someros, frente a la agresividad de las aguas de formación a las que puede estar expuesto. Su eficacia frente a la exposición a los iones más importantes –SO4 =, Mg+2 y Cl-– se relaciona con su capacidad de asimilar la acción agresiva de cada agente perjudicial, así como de las reacciones químicas que sufra por la reactividad de alguno de sus compuestos. La metodología aplicada supone la preparación de probetas de este cemento y su inmersión en disoluciones neutras, conteniendo los referidos iones a distintas concentraciones, para evaluar el desarrollo de las reacciones existentes en su seno. A tal fin se realizaron análisis de las disoluciones y estudios de DRX durante más de un año para conocer su evolución mineralógica. El objetivo del trabajo ha sido determinar los efectos resultantes de los ataques conjuntos de los citados iones al referido cemento; así como la observación de las variaciones de las concentraciones de calcio en diferentes disoluciones acuosas de Na2SO4, MgCl2 y NaCl en contacto con pastas de cemento API clase B.

This paper discusses a durability study conducted on API class B cement, the type used in shallow oil wells, when exposed to aggressive formation water. Its resistance to the major ions, namely –SO4 =, Mg+2 and Cl-–, is related both to its capacity to assimilate the aggressive action of each harmful agent and to the changes in the chemical reactivity of some of its components. The methodology used consisted in preparing and immersing cement specimens in neutral solutions containing variable concentrations of these ions to monitor the chemical reactions taking place. These solutions were analyzed and XRD studies were conducted for over a year to identify mineralogical variations. The purposes of the study were to determine the effects of joint ionic attack on this kind of cement and to monitor the variations in the calcium concentration in the aqueous solutions of Na2SO4, MgCl2 and NaCl in contact with API class B cement pastes.