Evaluación de las propiedades mecánicas del cemento sometido a condiciones HPHT mediante simulación con dinámica molecular

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dc.contributor.advisorAriza León, Emiliano
dc.contributor.advisorPeña Mateus, Jeimy Alejandra
dc.contributor.authorRincón Sánchez, Diego Armando
dc.contributor.authorSánchez Román, Alejandro
dc.contributor.evaluatorGonzalez Silva, German
dc.contributor.evaluatorTorres Lopez, Mario
dc.date.accessioned2024-05-23T20:46:38Z
dc.date.available2024-05-23T20:46:38Z
dc.date.created2024-05-22
dc.date.issued2024-05-22
dc.description.abstractLa cementación térmica, una técnica aplicada en una variedad de pozos profundos, como los destinados a la extracción de petróleo, gas, geotérmicos y de recuperación térmica, ha experimentado en las últimas cinco décadas la prominencia del cemento Portland como material preponderante. En este contexto, la eficiencia en el sector energético requiere formulaciones de lechada que aseguren un revestimiento de cemento resistente capaz de soportar condiciones extremas de presión y temperatura. La integridad estructural de los pozos desempeña un papel esencial en la prevención de posibles fallos, lo que motiva la realización de estudios exhaustivos para evaluar las propiedades mecánicas del cemento como el módulo elástico y la dureza mediante pruebas experimentales. La presente investigación, se centra en la estimación de las propiedades mecánicas del cemento Portland bajo condiciones de alta presión y temperatura (HPHT) a través del método de simulación con dinámica molecular (DM). La simulación DM proporciona una visión detallada del comportamiento mecánico del cemento en condiciones extremas, implementando modelos computacionales para precisar la composición y las condiciones del material. Esta técnica computacional se llevó a cabo con la herramienta de uso libre, LAMMPS, desarrollada por los laboratorios SANDIA, otorgando confiabilidad a la simulación y mejorando la comprensión de los mecanismos que rigen el comportamiento del cemento en entornos geotérmicos. Trabajos anteriores han avanzado en la comprensión del comportamiento mecánico del cemento Portland mediante DM, focalizándose especialmente en el estudio del gel C-S-H, componente principal del cemento. Este estudio extiende la investigación a las propiedades mecánicas del gel C-S-H en pozos geotérmicos, respaldando los resultados obtenidos mediante la simulación con datos experimentales de la literatura. De esta manera, aporta de manera significativa al progreso del conocimiento en este ámbito especializado.
dc.description.abstractenglishThermal cementing, a technique applied in various deep wells such as those used for oil extraction, gas, geothermal, and thermal recovery, has seen the prominence of Portland cement as the predominant material over the past five decades. In this context, efficiency in the energy sector requires slurry formulations that ensure a robust cement sheath capable of withstanding extreme pressure and temperature conditions. The structural integrity of wells plays an essential role in preventing potential failures, prompting comprehensive studies to assess the mechanical properties of cement, such as elastic modulus and hardness, through experimental tests. This research focuses on estimating the mechanical properties of Portland cement under high-pressure and high-temperature (HPHT) conditions using the molecular dynamics (MD) simulation method. MD simulation provides a detailed insight into the mechanical behavior of cement in extreme conditions, employing computational models to precisely determine the composition and conditions of the material. This computational technique was implemented using the freely available LAMMPS tool, developed by SANDIA laboratories, enhancing the reliability of the simulation, and improving the understanding of the mechanisms governing cement behavior in geothermal environments. Previous works have advanced the understanding of the mechanical behavior of Portland cement through MD, particularly focusing on the study of the C-S-H gel, a key component of cement. This study extends the investigation to the mechanical properties of the C-S-H gel in geothermal wells, validating the simulation results with experimental data from the literature. Thus, it significantly contributes to advancing knowledge in this specialized field.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero de Petróleos
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/42609
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería de Petróleos
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería de Petróleos
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial 2.5 Colombia (CC BY-NC 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectHPHT
dc.subjectcemento
dc.subjectpropiedades mecánicas
dc.subjectdinámica molecular
dc.subjectmodelos computacionales
dc.subjectsimulación DM
dc.subject.keywordHPHT
dc.subject.keywordcement
dc.subject.keywordmechanical properties
dc.subject.keywordmolecular dynamics
dc.subject.keywordcomputational models
dc.subject.keywordSimulation DM
dc.titleEvaluación de las propiedades mecánicas del cemento sometido a condiciones HPHT mediante simulación con dinámica molecular
dc.title.englishEvaluation of the mechanical properties of cement subjected to HPHT conditions thourgh molecular dynamics simulation
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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