RESUMENEn el presente trabajo se ha estudiado la activación alcalina de cementos Pórtland con incorporación de escoria de horno alto (20% y 30% con respecto al peso de cemento) para su posible aplicación en la cementación de pozos petrolíferos.Los estudios de hidratación realizados indican que en mezclas cemento/escoria, la disolución activadora de silicato sódico inhibe parcialmente la disolución de las fases silicato del cemento Pórtland originando un retraso de su hidratación así como la menor precipitación de productos de reacción. Dicha parcial inhibición de los procesos reactivos en las mezclas cemento/escoria originan resistencias mecánicas significativamente inferiores a las pastas de cemento Pórtland hidratadas con agua. Finalmente, los estudios de 29 Si y 27 Al RMN MAS y BSE/EDX indican que el gel C-S-H formado en pastas de mezcla cemento/escoria activadas alcalinamente presenta Al en posiciones tetraédricas y bajas relaciones Ca/Si.Palabras clave: activación alcalina, escorias de horno alto, hidratación, microestructura, cementos petroleros.
SUMMARYThe present paper addresses the alkali activation of Portland cements containing blast furnace slag (20 and 30% by cement weight) with a view to the possible use of these materials in oil well construction.The hydration studies conducted showed that in cement/slag blends, the sodium silicate activator partially inhibited the dissolution of the silicate phases in the Portland cement, retarding cement hydration and reducing the precipitation of reaction products. Due to such partial inhibition, the cement/slag blends had significantly lower mechanical strength than Portland cements hydrated with water. 29 Si and 27 Al MAS NMR and BSE/EDX studies, in turn, showed that the CSH gel forming in the alkali-activated cement/slag pastes contained Al in tetrahedral positions and low Ca/Si ratios.Keywords: alkali activation, blast furnace slag, hydration, microstructure, oil-well cements. Persona de contacto/Corresponding author: puertasf@ietcc.csic.es
INTRODUCCIÓNLas severas condiciones de operación de los pozos petrolíferos (profundidades de hasta 9.000 m, temperaturas de 260 °C y presiones alrededor de 200 MPa) requieren que los cementos utilizados tengan características quí-micas y físicas muy específicas (1). La API (American Petroleum Institute) establece 8 clases de cemento petrolero de la A a la H. Su principal diferencia estriba en su contenido de C 3 A y pueden ser ordinarios, de moderada o alta resistencia a los sulfatos, lo que determina la profundidad a la que pueden emplearse. Los cementos utilizados a mayores profundidades y en medios más agresivos son los tipo G y H, los cuales tienen una composición química muy parecida y sólo se diferencian entre sí por su superficie específica de 280-340 m 2 /kg y 200-260 m 2 /kg, respectivamente (2, 3).Para su colocación en el pozo petrolero se prepara una lechada de cemento, la cual debe permanecer suficientemente móvil durante el bombeo y una vez colocada debe desarrollar rápidamente una resistencia mecánica aprop...