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Efecto de la adición de coque de petróleo en la estabilidad de cementos para el revestimiento de pozos mediante un diseño factorial 2^3

Resumen

El presente trabajo estudió el efecto de la adición de coque de petróleo como materia prima para reformular nuevas mezclas de concreto para la cementación de pozos y aislamiento zonal, es el resultado del análisis y evaluación de un proceso experimental, el cual se llevó a cabo con el fin de obtener mejoras significativas en el desarrollo de nuevos materiales empleados para la industria de los hidrocarburos. El trabajo consistió en ejecutar procedimientos y técnicas para encontrar las mejores variables como concentración de coque, diámetro de partícula y contenido de sal, siendo estas variables de gran interés para la reformulación de concretos. Inicialmente se hallaron las propiedades de los coques más incidentes para la reformulación de concretos. Los coques de petróleo fueron obtenidos a partir de fondos de vacío de un crudo típico de Colombia en condiciones de craqueo térmico a escala laboratorio y fue caracterizado a partir de pruebas de análisis próximo, espectroscopia de infrarrojo FTIR y Microscopia electrónica de barrido (SEM), lo cual permitió evidenciar que su estructura presenta un alto contenido de carbón en estructuras poli aromáticas y grupos funcionales -COOH y -OH, entre otros. Las propiedades de resistencia mecánica de las reformulaciones coque y cemento fueron evaluadas mediante el planteamiento de pruebas relacionadas con un diseño de experimentos factorial 2^3, teniendo en cuenta tres variables fundamentales como, diámetro de partícula (20 a 40 mesh, 60 a 120 mesh) y concentración de coque (4 y 8 % en peso), más un aditivo como acelerante CaCl2 ( 2500 a 5000 ppm) que es comúnmente usado en la industria. Posteriormente, se fabricaron especímenes para cada mezcla y se llevaron al laboratorio de pruebas mecánicas para evaluar de qué manera estas mezclas afectaban la resistencia del material. Finalmente, los resultados permitieron establecer que las reformulaciones mejoraron las propiedades mecánicas de resistencia a la compresión en el intervalo de 30.5 a 54.1 . Los resultados de resistencia mecánica se pueden atribuir a la naturaleza del coque y su interacción con los minerales del cemento, como lo muestra la dispersión homogénea reportada por Microscopia de electrónica de barrido SEM.