Análisis del efecto de aditivos para el mejoramiento de las propiedades fisicomecánicas del cemento en estado endurecido mediante simulación numérica

Barragán Jaimes, Germán Andrés

Análisis del efecto de aditivos para el mejoramiento de las propiedades fisicomecánicas del cemento en estado endurecido mediante simulación numérica

dc.contributor.advisor	Gambús Ordaz, Maika Karen
dc.contributor.advisor	Mayorga Ribero, Karina Andrea
dc.contributor.author	Barragán Jaimes, Germán Andrés
dc.contributor.evaluator	Calderón Carrillo, Zuly Himelda
dc.contributor.evaluator	Botett Cervantes, Jesús Alberto
dc.date.accessioned	2023-03-08T16:48:47Z
dc.date.available	2023-03-08T16:48:47Z
dc.date.created	2023-03-07
dc.date.issued	2023-03-07
dc.description.abstract	Diseñar una lechada de cemento adecuada y eficiente para una condición operativa específica dada, es un elemento importante para lograr el objetivo de brindar un aislamiento zonal efectivo. Los cambios de presión a los que se somete el sistema revestimiento-cemento-formación durante toda la vida productiva del pozo, generan grandes esfuerzos en la envoltura de cemento, que pueden originar que este falle por desunión o agrietamiento radial. Estudios encontrados en la literatura, han demostrado que la aplicación de aditivos como elastómeros, mejoran la elasticidad del cemento disminuyendo su módulo de Young, y con esto, su rigidez, obteniendo como resultado que se generen menos esfuerzos en su matriz. Por este motivo, en este trabajo de investigación se desarrolló un modelo bidimensional de un pozo, con el objetivo de evaluar el comportamiento mecánico de dos sistemas de cementos con diferente contenido y composición de aditivos frente a dos formaciones de diferente rigidez en tres escenarios de aplicación de cargas estáticas de tipo presión en la pared interna del revestimiento. Para validar el modelo simulación durante las fases operativas de: perforación y completamiento, se utilizaron los modelos analíticos de Bradley y Teodoriu, obteniendo porcentajes de diferencia cercanas a cero a medida que aumentaba la distancia radial desde la cara del pozo. Los resultados de esfuerzos radiales y tangenciales observados desde un sistema de coordenadas cilíndricas permitieron evaluar el riesgo de falla por desunión y agrietamiento radial, validando que los sistemas de cemento dúctiles funcionan mejor que los rígidos en condiciones de cargas estáticas.
dc.description.abstractenglish	Designing an appropriate and efficient cement slurry for a specific operating condition is an important element in achieving the objective of providing effective zonal isolation. The pressure changes to which the casing-cement-forming system is subjected during the entire productive life of the well generate large stresses in the cement sheath, which can cause it to fail by disbonding or radial cracking. Studies found in the literature have shown that the application of additives such as elastomers, improve the elasticity of the cement, decreasing its Young's modulus, and with this, its stiffness, resulting in less stress in its matrix. For this reason, in this research work a two-dimensional model of a well was developed, with the objective of evaluating the mechanical behavior of two cement systems with different content and composition of additives against two formations of different stiffness in three scenarios of application of static loads of pressure type in the internal wall of the casing. To validate the simulation model during the drilling and completion operational phases, the Bradley and Teodoriu analytical models were used, obtaining percent differences close to zero as the radial distance from the wellbore face increased. The results of radial and tangential stresses observed from a cylindrical coordinate system allowed evaluating the risk of failure by disbonding and radial cracking, validating that ductile cement systems perform better than stiff ones under static loads.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero de Petróleos
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12456
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.program	Ingeniería de Petróleos
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería de Petróleos
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Simulación numérica
dc.subject	Esfuerzo
dc.subject	Aislamiento
dc.subject	Presión
dc.subject	Cemento
dc.subject	Aditivo
dc.subject.keyword	Numerical simulation
dc.subject.keyword	Stress
dc.subject.keyword	Isolation
dc.subject.keyword	Pressure
dc.subject.keyword	Cement
dc.subject.keyword	Additive
dc.title	Análisis del efecto de aditivos para el mejoramiento de las propiedades fisicomecánicas del cemento en estado endurecido mediante simulación numérica
dc.title.english	Analysis of the Effect of Additives for the Improvement of the Physicomechanical Properties of Cement in Hardened State by Numerical Simulation
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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