73677581-cementacion-de-pozos 3h1w63

Prof. Roberto Salas

Cementaci ón de Pozos Cementación Operación en la cual una mezcla de agua y cemento se coloca a una profundidad determinada para que cumpla entre otros con los siguientes objetivos: * Excluir las aguas de las formaciones productivas * Proteger ón ) Proteger al al revestidor revestidor de de presiones presiones externas externas ( formaci formación * Sellar zonas no productivas * Proteger la tuber ía de ón tubería de revestimiento de la corrosi corrosión * Evitar migraci ón de fluidos entre diferentes zonas migración * Controlar érdidas de circulaci ón Controlar ppérdidas circulación * Sellar zonas de fluidos no deseables * Soportar el revestidor y todo el peso del equipo

CEMENTACIÓN DE POZOS

SECCIONES SECCIONES SIN SIN PROTECCIÓ ÓN PROTECCI PROTECCIÓN

YAC-1 COMUNICACIÓ ÓN COMUNICACI COMUNICACIÓN ENTRE ENTRE FORMACIONES FORMACIONES DAÑ ÑO A DA DAÑO A LA LA FORMACIÓ ÓN FORMACI FORMACIÓN

YAC-2

“GARANTIZAR EL AISLAMIENTO ZONAL, NO SOLO POSTERIOR A LA CEMENTACIÓN, SINO TAMBIÉN EN EL TRANSCURSO DE LA VIDA PRODUCTIVA DE LOS POZOS”

Cemento: Mezcla de piedra Caliza y otros materiales materiales ricos en Carbonato de Calcio con Arcilla y algo de Oxido de Hierro y Aluminio Materiales Iniciales

CaO (Caliza)

+

Calor

(( 2600-3000 ººF F )) 2600 2600-3000

Clinker + Yeso (4(4-8%)

SiO2 ( Sílice ) Al2O3 ( Arcilla ) Fe2O3 ( Oxido Férrico )

Cemento Portland 50% 25% 4% 13% 3% 3%

Silicato Tricá Tricálcico (3CaO.SiO2) Silicato Dicá Dicálcico ( 2CaO.SiO2) Aluminato Tricá Tricálcico (3CaO.Al2O3) Ferro Aluminato Tricá Tricálcico o Tetracá Tetracálcico ( 4CaO.Al2O3.Fe2O3) Sulfato de Calcio ( CaSO4) Otros (MgO (MgO,, Cal libre, Alcalis, Alcalis, Anhidrido Sulfurico) Sulfurico)

Propiedades del Cemento Cemento:: Las propiedades de los cementos utilizados en las operaciones de cementaci ón, var ían de acuerdo a lo siguiente: cementación, varían * * * *

Ubicaci ón Geogr áfica Ubicación Geográfica Condiciones de fondo de pozo (Temp., Prof., Presi ón, etc.) Presión, Tipo de Cementaci ón Cementación Tipo de agua a utilizar para la mezcla

Estas propiedades dependen de: * * *

La relaci ón de agua de las lechadas ( Gal //sac) sac) relación Densidad de la lechada ( Lbs / Gal ) Rendimiento de la lechada ( ft 33 / saco )

Densidad de la lechada: Debe ser lo suficientemente alta como para mantener el control del pozo. En el campo se chequea mediante el uso de una Balanza de Lodos o con un Densistómetro Si la densidad es ón, se pueden es incorrecta incorrecta durante durante la la cementaci cementación, afectar propiedades de la lechada como:

* Tiempo de bombeabilidad * Características del flujo * Capacidad de desplazamiento del lodo * Agua libre * Resistencia a la compresión * Pérdida de fluido

Relaci ón de agua de las lechadas: Relación Es importante para determinar el tiempo de bombeabilidad y la resistencia a la compresi ón del cemento compresión

Regla de campo campo:: * Demasiado agua en la copa de muestra, aparecer á agua aparecerá en la parte superior de la lechada * Poca agua: lechada espesa y dif ícil de bombear difícil

Rendimiento de la lechada: Es el número de pies cúbicos por saco de cemento, mezclados con determinada cantidad de agua. Es preferible que sobre cemento y no que falte, especialmente cuando puede haber contaminación con lodo, dilución o canalización.

Densidad normal de los cementos Clase de cemento Agua Mezclada API % Gal/Saco

Peso de la Lechada Lbs/Gal

Rendimiento de la lechada Pie3/Saco

A

5.2

46

15.6

1.18

B

5.2

46

15.6

1.18

C

6.3

56

14.8

1.32

G

5.0

44

15.8

1.15

H

4.3

38

16.4

1.06

D,E,F

4.3

38

16.4

1.06

Tiempo de Bombeabilidad : Tiempo requerido requerido para para que que un un cemento cemento comience comience aa endurecerse o a formar resistencia resistencia de de gel, gel, oo sea sea que que sea sea bombeable bombeable bajo bajo condiciones condiciones de de fondo fondo del del pozo Se és de Se obtiene obtiene aa trav través de pruebas pruebas de de laboratorio laboratorio yy con condiciones reales reales del del pozo pozo

Laboratorio Muestras de cemento + Aditivos + Agua de mezcla

Ensayo

Tiempo Tiempo para para lograr lograr espesamiento espesamiento

Condiciones de pozo: ** ** **

Temperatura ática de Temperatura Est Estática de Fondo Fondo (( BHST BHST )) Profundidad Profundidad del del pozo pozo Presi ón en Presión en el el pozo pozo

Tiempo de Espesamiento: Es el tiempo transcurrido desde que se aplica una presi ón y una temperatura presión inicial al Consist ómetro Presurizado hasta el tiempo en que se alcanza una Consistómetro consistencia de 100 BC ( CONSISTENCIA BEARDEN ) Los resultados de estas pruebas son utilizados para determinar lla a concentraci ón de aditivos tales como aceleradores y retardadores concentración

CONSISTOMETRO CONSISTOMETRO PRESURIZADO PRESURIZADO

Viscosidad y Contenido de Agua: En las cementaciones primarias, primarias, las las lechadas de cemento deben poseer una viscosidad o consistencia que ofrezcan un desplazamiento eficiente del lodo y permitan una buena adherencia del cemento con la formación y el revestidor o liner. El tamaño de la partícula, el área superficial, y los aditivos, influyen en la cantidad de agua de mezclado requerida para lograr una viscosidad particular de la lechada. Se entiende por Agua Máxima de una lechada el volumen de agua de mezclado que separe como agua libre un máximo de 1.5 % del volumen total. El Agua Normal es el volumen de agua de mezclado que da una lechada de 11 uc, medidas en un consistómetro de presión atmosférica después de 20 min. de agitación El Agua Mínima es el volumen de agua de mezclado que dan 30uc en el consistómetro de presión atmosférica, después de 20 min. de agitación

Viscosidad y Contenido de agua: VISCOSIMETRO ROTACIONAL CONSISTOMETRO ATMOSFERICO

Calidad del agua de mezcla: Siempre es recomendable el uso de agua potable si está disponible. Sin embargo, en un taladro el agua se obtiene de una fosa abierta, un pozo perforado o una laguna. Esta agua puede contener contaminantes que pueden producir fallas en la cementación. Entre estos contaminantes contaminantes están: están: .-.- Fertilizantes Fertilizantes disueltos disueltos en en el el agua agua de de lluvia lluvia .-.- Desperdicios Desperdicios en en los los causes causes .-.- Productos Productos de de agricultura agricultura solubles solubles (caña (caña de de azúcar, azúcar, remolachas, remolachas, etc etc )) .-.- Vegetación Vegetación descompuesta descompuesta que que produce produce Ácido Ácido Húmico, Húmico, los los cuales cuales reducen reducen el el tiempo tiempo de de espesamiento espesamiento del del cemento cemento

Todas las pruebas de laboratorio al cemento a usar, deben hacerse con el agua de campo que será utilizada al momento de la la cementación cementación

Resistencia a la Compresi ón: Compresión: Es ón requerida Es la la fuerza fuerza de de compresi compresión requerida para para triturar triturar el el cemento, cemento, dividida dividida entre entre el el áárea rea seccional seccional recta recta de de la la muestra. muestra. La La resistencia resistencia compresiva compresiva del del cemento cemento es es generalmente ón. Es generalmente alrededor alrededor de de 12 12 veces veces mayor mayor que que la la resistencia resistencia aa la la tensi tensión. Es por por esto sión esto que que siempre siempre se se reporta reporta solamente solamente la la resistencia resistencia aa la la compre compresión

Camara Camara de de Curado Curado

Analizador ónico Analizador Ultras Ultrasónico de de Cemento Cemento (( U.C.A U.C.A ))

Permeabilidad: La permeabilidad de un nnúcleo úcleo de cemento fraguado, se determina midiendo la tasa de flujo a trav és del úcleo, a un diferencial de presi ón través del nnúcleo, presión dado a trav és de la longitud del nnúcleo úcleo través

Equipo utilizado para medir la permeabilidad del cemento fraguad o fraguado PERMEAMETRO

Calor de Hidrataci ón: Hidratación: Al mezclarse el cemento con el agua, ocurre una reacci ón exot érmica con reacción exotérmica una ón de calor. una considerable considerable liberaci liberación Mientras ón de calor. Mientras mayor mayor sea sea la la cantidad cantidad de de cemento, cemento, mayor mayor es es la la liberaci liberación

Se ve influenciado ón qu ímica del influenciado por por la la fineza fineza yy por por la la composici composición química del cemento, por los aditivos y por las condiciones del pozo

Mayor temperatura de fondo

Mayor velocidad de reacci ón reacción Mayor cantidad de calor liberado

Control de Filtrado: Es ón de Es un un factor factor muy muy importante importante en en la la cementaci cementación de pozos pozos profundos, profundos, Liners Liners de de producci ón, tapones de producción, de cemento cemento yy cementaciones cementaciones forzadas. forzadas. Alta és de Alta perdida perdida de de filtrado filtrado aa trav través de un un medio medio permeable permeable puede puede causar causar un un incremento ápida disposici ón del incremento en en la la viscosidad viscosidad de de la la lechada lechada yy rrápida disposición del revoque, revoque, lo lo que que puede puede producir producir fraguado fraguado prematuro prematuro de de la la lechada lechada Equipo Equipo especificado especificado por por la la API API para para medir ón de medir la la filtraci filtración de los los fluidos fluidos de de perforaci ón (( lodos perforación lodos yy cemento cemento ),), en en 30 30 minutos minutos aa un un diferencial diferencial de de 1000 1000 lppc lppc de ón. de presi presión. El El volumen volumen medido medido representa representa la la tasa tasa aa la la cual cual se se pierde pierde agua agua de de la la mezcla, mezcla, cuando cuando es es expuesta expuesta aa una una diferencia diferencia de ón aa trav és de de presi presión través de un un medio medio permeable permeable

Firmeza: Porcentaje ón oo contracci ón lineal observada és del Porcentaje de de expansi expansión contracción observada despu después del curado curado en en una una Autoclave ón de Autoclave bajo bajo vapor vapor saturado saturado a una presi presión de 295 295 Lbs Lbs // pulg pulg22 por por tres tres horas. horas. Un ener una Un cemento cemento que que cambia cambia de de dimensiones dimensiones durante durante la cura, tiende a ttener una mala mala adherencia adherencia al al revestidor revestidor oo aa formar formar rajaduras rajaduras oo microfracturas microfracturas

Fineza: Medida ño de ículas de cemento Medida del del tama tamaño de las part partículas cemento obtenida obtenida durante durante la la molienda. molienda. Se érminos de rea superficial ículas de Se expresa expresa en en ttérminos de áárea superficial total total calculada calculada de las part partículas de cemento cemento por por gramo gramo de de cemento cemento Se ículas de Se calcula calcula de de la la tasa tasa de de asentamiento asentamiento de de las las part partículas de cemento cemento suspendidas ímetro Wagner suspendidas en en Kerosene Kerosene,, medidas medidas en en un un Turbid Turbidímetro Wagner

Tipos de Cemento: Clase

Profundidad

Temperatura (°F)

Características

A

6000’

170

Sin condiciones especificas.

B

6000’

170

Resistente a Sulfatos

C

6000’

170

Rápida resistencia.

D

6000’- 10000’

230

Alta presión y alta temp

E

6000’- 14000’

290

Alta presión y alta temp

F

10000’- 14000’

320

Cond. Ext. presión y temp.

G

8000’

200

Comp. Acelerad.y retard.

H

8000’

200

Comp. Acelerad. Y retard.

Tipos de Cemento Cementos Especiales: Micro cementos Utilizados para ón primaria para resolver resolver problemas problemas de de cementaci cementación primaria donde donde se se requiere alta resistencia con baja densidad, para taponear érdida taponear zonas de ppérdida de circulaci ón oo microanillos circulación microanillos por por donde donde el cemento normal no puede circular. Su composici ón es igual a la del cemento Portland y se diferencia en que el composición tama ño de part ícula es tamaño partícula es de de 10 10 micrones micrones en promedio, siendo este 10 veces menor que el cemento clase clase A A (( API )

Cementos Tixotr ópicos Tixotrópicos Son lechadas dispersas y fluidas durante el mezclado, bombeo desplazamiento; ígida cuando desplazamiento; pero pero forman forman una una estructura estructura rrígida cuando se se detiene bombeo ón. bombeo yy vuelve vuelve aa ser ser fluida fluida al al continuarse continuarse la la agitaci agitación.

y el

Estas o de Estas lechadas exhiben un punto cedente cedente que que dependen dependen del esfuerz esfuerzo de corte. corte. Si íodo de ático, un Si se se incrementa incrementa el el per período de tiempo tiempo est estático, un mayor mayor esfuerzo que al inicio á para inicio se se requerir requerirá para poner poner el el fluido fluido en en movimiento movimiento Son utilizados para cementar formaciones con problemas de ppérdida érdida de de circulaci ón, ideales ácil circulación, ideales para para zonas zonas lavadas, lavadas, cavernosas y formaciones de ffácil fractura. Los sistemas tixotr ópicos pueden ser formados con: tixotrópicos ..-- Arcillas +agua tratada Arcillas (cemento (cemento Portland Portland+agua tratada con con arcilla) arcilla) ..-- Sulfato -12% Sulfato de de Calcio Calcio (yeso) (yeso) 88-12% ..-- Pol ímeros entrecruzados Polímeros entrecruzados yy solubles solubles en en agua agua

Cementos Espumados: Densidad entre 4.0 y 10.0 Lbs / Gal Mezcla de lechada de cemento, surfactante y estabilizador, al cual se le inyecta gas ógeno) como gas (nitr (nitrógeno) como material material aligerante aligerante de de la densidad •• Alta Alta resistencia resistencia aa la la compresion compresion (( 500 500 lpc lpc ).). •• Baja Baja densidad densidad ,, baja baja permeabilidad permeabilidad yy alta alta porosidad porosidad •• Baja Baja perdida perdida de de filtrado filtrado ** Baja érmica Baja conductividad conductividad ttérmica

Cemento Cemento Burbujas Burbujas de de Nitr ó geno Nitrógeno

GENERADOR DE ESPUMA Lechada Lechada de de Cemento Cemento Base Base ++ Surfactante Surfactante ++ Estabilizador Estabilizador

Gas Nitrógeno

Descarga Descarga de de Cemento Cemento Espumado Espumado

Válvula de Estrangulamiento

Cementos de baja densidad: Densidad entre 12.0 y 14.8 Lbs / Gal ** Menor Menor costo costo ** Se Se usa usa como como cemento cemento de de llenado llenado oo barrido barrido solamente solamente ** Debe ínima de F // 24 Debe tener tener resistencia resistencia m mínima de 500 500 Lpc Lpc / pulg 22 aa 100 100 °°F 24 hrs hrs

VENLITE:

Partí ículas Part Partículas de Cemento de Cemento

MICROESFERAS MICROESFERAS HUECAS HUECAS

Vidrio ámica Cer Vidrio oo Cerá Cerámica

Gas: Gas: Aire, Aire, N N22 yy CO CO22

A A

B B

Cerá ámica oo Vidrio Cer Cerámica Vidrio

Microesferas Huecas Ventajas: • Posee una adecuada humectabilidad en el agua. • FFácil ácil incorporaci ón en la mezcla. incorporación • Buenas propiedades ánicas aa bajas propiedades mec mecánicas bajas densidades. • Baja permeabilidad. • Buen control de la ppérdida érdida de circulaci ón por circulación por efecto puenteante puenteante.. • Desarrollo de una alta resistencia a la compresi ón. compresión. • Son compatibles con todas las clases de cementos.

Cementos con Bentonita: Formado Formado por por Cemento, Cemento, Bentonita Bentonita post post-- hidratada, hidratada, retaradador retaradador,, agua. agua. Se Se recomienda recomienda que que la la Bentonita Bentonita no no exceda exceda el el 10%. 10%. No F, debido No deben deben exponerse exponerse aa temperaturas temperaturas que que excedan excedan 230 230 °°F, debido aa que ón )) que pierden pierden resistencia resistencia con con el el tiempo tiempo (( Retrogresi Retrogresión

Cementos de alta densidad: Densidad mayores de 16.4 Lbs / Gal ( lechadas pesadas )

La densidad mas ón de mas alta alta mediante mediante la la reducci reducción de agua agua es es de de 17.0 17.0 Lpg Lpg yy se consigue adicionando un agente dispersante en concentraciones de de 0.75% 0.75% al al 1% 1% del peso del cemento seco. La resistencia ítmicamente resistencia de de los los cementos cementos densificados densificados aumenta aumenta logar logarítmicamente con el crecimiento lineal del contenido de agua

OTRAS TECNOLOGIAS DE INTEVEP TECNOLOGIA TECNOLOGIA

PROBLEMA PROBLEMA QUE QUE RESUELVE RESUELVE

THIXOGAS THIXOGAS

MIGRACIÓN MIGRACIÓN GAS GAS SUPERFICIAL SUPERFICIAL

TAPON TAPON PERFORABLE PERFORABLE

AISLAMIENTO AISLAMIENTO TEMPORAL TEMPORAL DE DE ZONAS ZONAS

TECNOLOG ÍAS EMPRESAS DE SERVICIO TECNOLOGÍAS TECNOLOGIA TECNOLOGIA

PROBLEMA PROBLEMA QUE QUE RESUELVE RESUELVE

LITECEM, LITECEM, VENLITE, VENLITE, BLACKLITE, BLACKLITE, TUCKERLITE, TUCKERLITE, CELTLITE CELTLITE

LECHADAS LECHADAS LIVIANAS LIVIANAS PARA PARA POZOS POZOS CON CON BAJO BAJO GRADIENTE GRADIENTE DE DE FRACTURA. FRACTURA.

GAS GAS BLOCK, BLOCK, GAS GAS STOP, STOP, BA-58, BA-58, PARAGAS PARAGAS

CONTROL CONTROL DE DE MIGRACIÓN MIGRACIÓN DE DE GAS GAS DURANTE DURANTE LA LA CEMENTACIÓN. CEMENTACIÓN.

FLEX FLEX BLOCK BLOCK

SELLADO SELLADO DE DE ZONAS ZONAS DE DE PÉRDIDA PÉRDIDA DE DE CIRCULACIÓN CIRCULACIÓN DURANTE DURANTE LA LA PERFORACIÓN. PERFORACIÓN.

TECNOLOG ÍAS EMERGENTES TECNOLOGÍAS TECNOLOGIA TECNOLOGIA

PROBLEMA PROBLEMA QUE QUE RESUELVE RESUELVE

ESCORIA ESCORIA NACIONAL NACIONAL

LECHADAS LECHADAS ECONOMICAS ECONOMICAS PARA PARA ABANDONO ABANDONO DE DE POZOS. POZOS.

PREFLUJO PREFLUJO REMOVEDOR REMOVEDOR DE DE DAÑO DAÑO A A LA LA FORMACIÖN FORMACIÖN

DAÑO DAÑO CAUSADO CAUSADO POR POR LODO LODO BASE BASE ACEITE ACEITE

CEMENTO CEMENTO REFRACTARIO REFRACTARIO

INESTAB. INESTAB. DEL DEL CEMENTO CEMENTO AL AL CHOQUE CHOQUE TERMICO TERMICO

Pre -flujos y Espaciadores: Pre-flujos Agua, ímicas, geles Agua, soluciones soluciones qu químicas, geles oo cemento cemento delante delante del llenado primario, remover án porciones removerán porciones de contaminantes anulares, incluyendo fluido fluido de de perforaci ón, revoque ímicos, etc. perforación, revoque blando, blando, cortes cortes del hoyo, qu químicos,

Pre -flujo Limpiador: Pre-flujo Fluidos Fluidos que que se se bombean bombean en en turbulencia turbulencia de de tal tal forma forma que que recojan recojan ee incorporen contaminantes.

Espaciadores: Se asemejan a tapones de geles que empujan contaminantes adelante y hacia arriba en el espacio anular

Pre -flujos y Espaciadores: Pre-flujos El -flujo mas usado es el agua, ya que El pre pre-flujo que alcanza alcanza turbulencia turbulencia a bajas tasas tasas de de flujo. flujo.

Tambi én existe otros tipos de Pre -flujo como lo son las aguas tratadas que También Pre-flujo que contienen contienen

aditivos, ctantes, aditivos, adelgazadores, adelgazadores, Arcillas, Arcillas, Barita, Barita, Cal, Cal, Surfa Surfactantes,

Á cidos, Sales, Soda CCáustica, áustica, que Ácidos, que remueven remueven el el revoque revoque fuertemente. fuertemente.

Pruebas a Cementos: Equipos utilizados: * Balanza de lodos (Densidad) * Filtro-prensa (Filtración) * Viscosimetro Rotacional (Reología) * Consistómetro (Tasa de espesamiento) * Permeámetro (Permeabilidad) * Moldes de Especimenes y maquinas de pruebas de resistencia (a la tensión y a la compresión) * Autoclave (Solidez) * Turbidímetro (Fineza) La -prensa yy el La Balanza Balanza de de lodos, lodos, el el Filtro Filtro-prensa el Viscosimetro Viscosimetro Rotacional Rotacional son son similares ración similares aa los los utilizados utilizados para para las las pruebas pruebas con con fluidos fluidos de de perfo perforación

Aditivos Aditivos para para Cementos: Cementos: Funciones: Funciones: ** Modificar Modificar densidad densidad ** Aumentar ón Aumentar oo disminuir disminuir resistencia resistencia aa la la compresi compresión ** Acelerar Acelerar oo retardar retardar el el tiempo tiempo de de fraguado fraguado ** Controlar Controlar perdida perdida de de fluidos fluidos ** Reducir Reducir viscosidad viscosidad de de la la lechada lechada ** Aumentar Aumentar resistencia resistencia frente frente aa fluidos fluidos corrosivos corrosivos ** Formaci ón de ón Formación de puentes puentes para para el el control control de de perdida perdida de de circulaci circulación

Densificantes: Incrementan la densidad, limitan y mantienen ón para el control del mantienen presi presión pozo y para mejorar el desplazamiento ón del desplazamiento oo remoci remoción del lodo. lodo. Entre ellos íta ellos se se tiene: tiene: Arena, Arena, Barita, Barita, Hemat Hematíta

Controladores de Filtrado : Previenen ón del ón de Previenen la la deshidrataci deshidratación del cemento cemento yy evitan evitan la la disminuci disminución de la la columna columna de de cemento ón de la presi ón cemento debido debido aa la la perdida perdida de de agua, lo cual cual origina origina reducci reducción presión ejercida ática. Evitar ño aa las ejercida por por la la columna columna hidrost hidrostática. Evitar da daño las formaciones formaciones productoras productoras Cementaciones áximo 150 Cementaciones Primarias: Primarias: filtrado filtrado << 250 250 ml; ml; Forzamientos: Forzamientos: m máximo 150 ml Entre ímeros Org ánicos, LLátex, átex, Cemento Entre estos estos se se tienen: tienen: Pol Polímeros Orgánicos, Cemento con con Bentonita Bentonita yy dispersante dispersante

Aceleradores: Aumentan la velocidad de la tasa normal de reacción entre el cemento y el agua. Aumento de la resistencia a la compresión y disminución del tiempo de fraguado o espesamiento ( acelerador total ). Son generalmente agregados al cemento en temperaturas entre 32°F y 110°F. Son fabricados a partir de cementos A, G y H.

Entre los mas usados están: Cloruro de Calcio ( hasta 2% ) 60 °F Cloruro de Sodio ( 1-5% ) >10 % ------ Retardador Bórax (Na2B4O4.10H2O) Tetraborato de Sodio Decahidratado Silicato de Sodio ( Diesel A ). Sistema Diesel

Retardadores: Material ánico de Material Org Orgánico de alto alto peso peso molecular. molecular. Prolongan Prolongan el el tiempo tiempo de bombeabilidad y retardan el fraguado de la lechada de cemento Entre ellos se pueden encontrar: Lignosulfonato de -1%) de Sodio Sodio yy Calcio Calcio (( 0.1 0.1-1%) Agua Saturada -17 Lbs / sc ) Saturada con con Sal Sal (15 (15-17 Lignosulfonato -1.05 ) Lignosulfonato de de Calcio Calcio ( 0.1 0.1-1.05 CMHEC ((CarboximetilCarboximetil- Hidroxietil Celulosa) Sal (Cloruro de Sodio) >10%

Extendedores: Existen varios métodos para reducir la densidad: controlando agua, agregando materiales de bajo peso especifico o ambos métodos en común La Bentonita es el material mas utilizado en diferentes formulaciones, tanto en polvo como en forma prehidratada. Su función es variada y entre ellas se tienen: reducen la densidad de la lechada, aumentan el rendimiento, disminuyen la perdida de filtrado y reducen los costos Bentonita (2-16%) Atapulguita (0.5- 4%) Hidrocarburos Naturales :Gilsonita, Carbón (1-50 Lbs/scs) Silicato de Sodio (1- 7.5 Lbs/scs) Pozolanas, tierra Diatomacea, Cenizas en polvo, Perlitas Expandidas

Dispersantes : Se itir el Se agregan agregan al al cemento cemento para para proveer proveer propiedades propiedades de de flujo flujo yy perm permitir el bombeo al, bombeo de de la la lechada lechada de de cemento cemento en en flujo flujo turbulento turbulento aa menor menor caud caudal, minimizando áulica. minimizando as asíí los los requerimientos requerimientos de de potencia potencia hidr hidráulica. Disminuyen a de Disminuyen la la viscosidad, viscosidad, bajan bajan el punto punto cedente cedente yy la la resistenci resistencia de gel gel Entre ímeros de Entre ellos ellos se se tienen: tienen: Pol Polímeros de cadena cadena larga, larga, Lignosulfonato Lignosulfonato de de Calcio Calcio yy Cloruro áridos Cloruro de de Sodio, Hidoxalatos Polisac Polisacáridos

Reolog ía en Cementos: Reología Newtonianos: Newtonianos: Proporcionalidad Proporcionalidad directa directa yy constante constante entre entre la la velocidad velocidad de de corte corte yy el el esfuerzo esfuerzo de de corte. corte. Viscosidad Viscosidad independiente independiente de de la la velocidad velocidad de de corte, corte, comienza comienza aa fluir fluir inmediatamente inmediatamente de de aplicado aplicado un un esfuerzo esfuerzo

Fluidos No -Newtonianos: No No-Newtonianos: No presentan presentan proporcionalidad proporcionalidad directa ón yy temperatura directa entre entre fuerza fuerza yy flujo flujo aa presi presión temperatura constante, constante, necesitan necesitan de de un un esfuerzo esfuerzo adicional adicional para para comenzar comenzar aa fluir fluir

Esfuerzo de de Corte Corte lbs/100 lbs/100 pies pies22)) Esfuerzo

Reolog ía en Cementos: Reología

No- Newtonianos

Newtonianos

Velocidad Velocidad de de Corte Corte R.P.M. R.P.M. (FANN) (FANN)

Las lechadas -Newtonianos lechadas de de cemento cemento son son fluidos fluidos No No-Newtonianos

Reolog ía en Cementos: Reología Reg ímenes de Flujo: Regímenes Flujo Turbulento

95 % remoción del lodo

Flujo Laminar

90 % remoción del lodo

Flujo Tapón

60 % remoción del lodo

Equipos de Cementaci ón Cementación

Equipos de Cementaci ón: Cementación: Bomba de Cementació Cementación

Tapó Tapón de Goma

Centralizador

Cuello Flotador

Zapata Guí Guía

Zapata Gu ía: Guía: Niple érica en Niple en en forma forma esf esférica en la parte inferior para suavizar suavizar el el o o con con el el hoyo cuando cuando se se introduce introduce el el revestidor revestidor y evitar el derrumbe del mismo La circulaci ón se circulación se establece establece hasta hasta abajo abajo por por el el revestidor revestidor yy hacia hacia fuera por eell extremo abierto ía o a trav és de sus orificios laterales abierto de de la la Zapata Zapata Gu Guía través

Zapata Flotadora o Diferencial: Sirve ía yy de ón del ón yy Sirve de de gu guía de flotador. flotador. Limita Limita la la circulaci circulación del fluido fluido en en una una sola sola direcci dirección evita dor evita as asíí el el reingreso reingreso de de la la lechada lechada de de cemento cemento hacia hacia adentro adentro del del revesti revestidor cuando ón hidrost ática en cuando la la presi presión hidrostática en el el espacio espacio anular anular es es mayor mayor que que en en el el revestidor. revestidor.

Cuello Flotador: Proporciona un asiento para la fijaci ón de tapones cementadores, su funci ón fijación función es similar a la de la Zapata y se coloca en en el extremo superior del primer tubo de revestimiento

Centralizadores: Su ón es Su funci función es la la de de centralizar centralizar el el revestidor revestidor con con la la finalidad finalidad de de mantene mantenerr cemento cemento uniforme ía yy evitar uniforme alrededor alrededor de de la la tuber tubería evitar desbalance desbalance de de presiones presiones externas, externas, manteniendo ralizándolo yy manteniendo al al revestidor revestidor separado separado de de las las paredes paredes del del hoyo, cent centralizándolo minimizando ón del és de minimizando la la canalizaci canalización del lodo lodo aa trav través de la la lechada. lechada.

Tapones de Cementaci ón : Cementación Dispositivos ón de Dispositivos utilizados utilizados durante durante la la operaci operación de bombeo bombeo de de cemento, cemento, para para disminuir ón de ón o con el de disminuir la la contaminaci contaminación de la la lechada lechada con con el fluido de perforaci perforación desplazamiento. desplazamiento. El ón inferior El tap tapón inferior limpia limpia la la pared pared del del revestidor revestidor del del fluido del pozo y el superior superior limpia ía de limpia la la tuber tubería de revestimiento revestimiento de de la la lechada lechada de de cemento cemento para para no no contaminar contaminar el el lodo lodo al al momento momento del del desplazamiento. desplazamiento.

Cabezal de Cementaci ón: Cementación: Se e, en Se encuentra encuentra en en la la parte parte superior superior del del tubo tubo que que esta esta en en superfici superficie, en el el se se guardan ón en guardan los los tapones tapones cementadores. cementadores. Permite Permite soltar soltar el el tap tapón en cualquier cualquier momento ón de bombeo. momento sin sin interrumpir interrumpir la la operaci operación Existen ída libre Existen varios varios tipos: tipos: Manifold Manifold yy Ca Caída libre

Cementaci ón Primaria: Cementación Planificaci ón: Planificación: Es necesario conocer: * Condiciones del hoyo * Temperatura ón en Temperatura de de circulaci circulación en el el fondo fondo del del pozo * Temperatura Temperatura de de registros registros (extrapoladas) (extrapoladas) * Presiones án impuestas sobre la lechada Presiones que ser serán lechada * Zonas de perdida ón, arenas permeables perdida de de circulaci circulación, * Tipo de fluido de perforaci ón perforación

Propiedades de la lechada:

** Tiempo Tiempo de de espesamiento espesamiento oo bombeabilidad bombeabilidad ** Resistencia ón Resistencia aa la la compresi compresión ** Aditivos Aditivos ** Materiales Materiales de de perdida perdida ** Propiedades Propiedades del del flujo flujo ** Calidad Calidad de de agua agua de de la la mezcla mezcla ** Densidad Densidad de de la la lechada lechada ** Perdida Perdida de de fluido fluido

Cementación Primaria: Causas del fracaso de una cementación primaria : * Mezcla incompleta de cemento * Fallas mecánicas * Fallas en el sistema a granel * Cantidad de agua incorrecta

* Fraguado rápido o lento del cemento * Agua de mezcla contaminada * Demasiada o muy poca agua de mezcla * Temperatura de fondo apreciada incorrectamente * Caudal de bombeo inadecuado * Falla mecánica

Causas del fracaso de una cementación primaria : * Canalización de la lechada * Mala centralización del revestidor * Revestidor inmóvil durante la cementación * No se bajó espaciador * Circulación del lodo pobre * No se bajo tapón de fondo

Como tener una cementación exitosa : Condiciones del lodo optimas para estabilizar el pozo y lograr valores reológicos óptimos Mantenimiento continuo de la tubería durante el acondicionamiento del lodo y operaciones de cementación Bombear lo mas que se pueda de espaciador adelante del cemento Utilizar centralizadores para lograr mejor distribución del cemento en el anular Diseño apropiado de reología de la lechada de cemento Altas tasas de desplazamiento de la bomba, mejoran la posición del cemento Prevenir contaminación de lodo / cemento Conocer las limitaciones de presión de fractura de formación

Como mejorar el trabajo de cementación Identificar tapones superior e inferior y asegurarse de su correcta instalación en el cabezal de cementación Revisar cabezal de cementación Probar líneas líneas desde desde el el camión camión hasta el cabezal del pozo (300-500 300-500 lpc) lpc) Reciprocar el el revestidor revestidor (15-20 (15-20 pies) y acondicionar el hoyo Chequear retorno del lodo y recortes hasta la total total limpieza limpieza del del hoyo hoyo Acondicionar el lodo (resistencia gel, viscosidad plástica, punto cedente y densidad del lodo lo mas baja posible Acondicionar el hoyo con tasas de bombeo en GPM equivalentes a las anticipadas del bombeo de cemento Mezclar espaciadores y observar mojadas y secas. Pesar y registrar

operación de mezcla. Recoger muestras lechadas continuamente

Como mejorar el trabajo de cementación Registrar presión en superficie de bombeo continuamente durante el trabajo. Registrar cemento cemento total total mezclado mezclado yy tiempo tiempo de de desplazamiento desplazamiento Soltar tapón superior una vez que haya sido bombeado todo el cemento. Desplazar cemento hasta que el tapón superior asiente en el cuello flotador Observar retorno de lodo por si hay pérdidas o ganancias, etc Disminuir tasas tasas de de bombeo bombeo para para asentar asentar el el tapón en el cuello flotador. Asentar el tapón con la presión adecuada por encima de la presión de circulación. Revisar equipo de flotación Si el flotador se mantiene, dejar el revestimiento abierto abierto durante durante el el tiempo tiempo de de espera del fraguado del cemento Si el tapón no se asienta con los strokes calculados, sobredesplazar el tapón no mas del volumen entre el cuello flotador y la zapata (30 pies)

Programa TTípico ípico de Revestidores Conductor

Revestidor de Superficie

Revestidor Intermedio

Liner de Producción

Cementaci ón Primaria Cementación Etapa Etapa # # 11 Circulació ón del Circulaci Circulación del Lodo Lodo (Limpieza (Limpieza del del Hoyo) Hoyo)

Etapa Etapa # # 22

Bombeo Bombeo de de Espaciador Espaciador yy Lechada Lechada de de Cemento Cemento

Etapa Etapa # # 33

Desplazamiento Desplazamiento de de la la Lechada Lechada

Etapa Etapa # # 44 Estado Estado final final del del pozo pozo

Cuello Flotador

Zapata

Fluido de Perforación Espaciador Lechada de Cemento

Tapón Inferior Tapón Superior

Tubo Conductor : Se o, se Se utiliza utiliza cemento cemento acelerado acelerado para para disminuir disminuir el el tiempo tiempo de de fraguad fraguado, se puede puede utilizar utilizar un ón. un aditivo aditivo para para perdida perdida de de circulaci circulación. Es ón Superior Es conveniente conveniente usar usar espaciador espaciador para para remover remover lodo lodo yy usar usar Tap Tapón Superior para para evitar evitar canalizaci ón del canalización del cemento cemento

Conductor

Tubo Conductor: El étodo mas ía de ón hasta El m método mas usado usado es es bajar bajar tuber tubería de perforaci perforación hasta el el cuello flotador y bombear cemento hasta que haya retornado -conductor retornado por por el el anular anular hoyo hoyo-conductor

Trabajo Trabajo en en superficie superficie (( Top Job )

Cuello Cuello Flotador Flotador

Zapata Zapata

Revestidor de Superficie : Se acio anular Se utiliza utiliza normalmente normalmente una una lechada lechada de de relleno relleno para para llenar llenar el el esp espacio anular hasta hasta superficie. erá tener superficie. El El cemento cemento de de mayor mayor resistencia resistencia llamado llamado de de cola, cola, deb deberá tener una una resistencia ón no resistencia aa la la compresi compresión no mayor mayor de de 500 500 Lpc Lpc

Conductor Revestidor de Superficie

Revestidor de Superficie: Procedimiento: * Circular el pozo para romper geles * Usar espaciador para remover bien el lodo * Utilizar cemento acelerado

Se deben bajar los siguientes equipos: Zapata Guía, Cuello flotador, Centralizadores, Tapones Inferior y Superior. Si hay problemas de perdida de circulación, se puede bombear el cemento por el espacio anular a través de una tubería de 0.9 a 1.0 Pulgadas hasta que el cemento frague en superficie

Revestidor Intermedio: Se utilizan varios tipos de cemento. El primer leno y primer tipo tipo es es el el de de rel relleno luego el cemento de cola de alta densidad. El cemento utilizado para este tipo de revestidor suele tener retardadores para obtener buenos tiempos de bombeabilidad aun a altas temperaturas. Puede contener ón, de perdida de contener aditivos aditivos reductores reductores de de fricci fricción, circulaci ón o perdida de fluidos circulación

Conductor Revestidor Revestidor de de Superficie Superficie

Revestidor Intermedio

Revestidor de Producci ón: Producción: Es ón, por Es necesario necesario realizar realizar una una buena buena cementaci cementación, por lo lo que que hay hay que que bombear bombear la la lechada lechada en en flujo flujo turbulento, turbulento, con con movimiento movimiento del del revestidor revestidor hacia arriba y hacia hacia abajo. ón. abajo. Se Se debe debe chequear chequear sisi funciona funciona el el sistema sistema de de flotaci flotación. Hay ón al ón para Hay que que soltar soltar la la presi presión al terminar terminar la la cementaci cementación para que que no no se se formen formen micro -anillos detr ás del micro-anillos detrás del revestidor

Conductor Revestidor Revestidor de de Superficie Superficie

Revestidor Revestidor Intermedio Intermedio

Revestidor de Producci ón Producción

Liner o Camisa de Producci ón: Producción: Es ón, no Es una una de de las las operaciones operaciones mas mas riesgosas, riesgosas, con con poca poca planificaci planificación, no centralizada centralizada yy por por ende,el ende,el cemento ón. Otras cemento sufre sufre contaminaci contaminación. Otras veces veces el el cemento cemento del del Liner Liner es es deficiente deficiente en en cantidad cantidad yy calidad, calidad, yy la ón no la cementaci cementación no es es exitosa. exitosa. El á tener El cemento cemento deber deberá tener de de cuatro cuatro aa seis seis horas horas de de espesamiento, espesamiento, usar usar recirculadores recirculadores para para mezclar mezclar el el cemento éneo antes cemento con con el el peso peso adecuado adecuado yy homog homogéneo antes de de bombearlo bombearlo debe debe tener tener baja baja perdida perdida de de fluido fluido para para evitar evitar problemas problemas con con gas gas

Conductor Revestidor Revestidor de de Superficie Superficie

Revestidor Revestidor Intermedio Intermedio

Liner de ón de Producci Producción

Liner o Camisa de Producci ón: Producción: Es ón, no Es una una de de las las operaciones operaciones mas mas riesgosas, riesgosas, con con poca poca planificaci planificación, no centralizada centralizada yy por por ende,el ón. Otras ende,el cemento cemento sufre sufre contaminaci contaminación. Otras veces veces el el cemento cemento del del Liner Liner es es deficiente deficiente en en cantidad ón no cantidad yy calidad, calidad, yy la la cementaci cementación no es es exitosa. exitosa. El á tener El cemento cemento deber deberá tener de de cuatro cuatro aa seis seis horas horas de de espesamiento, espesamiento, usar usar recirculadores recirculadores para para mezclar éneo antes mezclar el el cemento cemento con con el el peso peso adecuado adecuado yy homog homogéneo antes de de bombearlo bombearlo debe debe tener tener baja baja perdida perdida de de fluido fluido para para evitar evitar problemas problemas con con gas gas

Conductor Revestidor Revestidor de de Superficie Superficie

Revestidor Revestidor Intermedio Intermedio

Liner de Producci ón Producción

EJEMPLO EJEMPLO DE DE CALCULOS CALCULOS

C álculo de Vol úmenes en Cementaciones Cálculo Volúmenes Al ño de ón se Al realizar realizar un un dise diseño de cementaci cementación se requiere requiere el el conocimiento conocimiento del del Volumen Volumen de de Mezcla -cemento que á en ón. Este ón del Mezcla agua agua-cemento que se se usar usará en la la cementaci cementación. Este volumen volumen es es funci función del di ámetro del ámetro de la ía yy de diámetro del hoyo, hoyo, di diámetro la tuber tubería de la la altura altura de de la la columna columna de de cemento cemento

Vmz = Van + Vrev Donde:

Van: Volumen úbicos o Barriles Volumen Anular, Anular, Pies Pies CCúbicos Vrev úbicos o Barriles Vrev:: Volumen Volumen del del Revestidor Revestidor lleno, lleno, Pies Pies CCúbicos

Volumen Volumen Anular Anular

Volumen Volumen del del Revestidor Revestidor

C álculo de Vol úmenes en Cementaciones Cálculo Volúmenes Volumen Anular : * Di ámetro de la mecha mas un exceso Diámetro * Registro Caliper (Geometr ía del pozo) (Geometría Anal íticamente se í: Analíticamente se puede calcular as así: Van = 0.005454 * ( dh 2 - dt 2 ) * D

( Pies Cúbicos ) (1)

Van = 0.000972 * ( dh 2 - dt 2 ) * D

( Barriles )

Donde:

(2)

dh = Di ámetro del hoyo , pulgadas Diámetro dt = Di ámetro de la Tuber ía , pulgadas Diámetro Tubería D = Profundidad, pies

La capacidad étrica del capacidad volum volumétrica del anular anular por por pie pie de de longitud longitud se obtiene dividiendo las ecuaciones (1) y (2) por la profundidad. Para la tuber ía se usa la misma ecuaci ón de la forma siguiente: tubería ecuación

CVt = 0.005454 dt 2 ( pies cúbicos ) CVt = 0.000972 dt 2 ( barriles )

Volumen de Mezcla: Vmz = 1.2 * ( Van + Vrev )

20 % exceso

Volumen de la Lechada: Se calcula multiplicando el numero de sacos por el rendimiento. El rendimiento se puede calcular para cada tipo de cemento, dependiendo del requerimiento de agua especifico para cada tipo de cemento. La A.P.I recomienda 5.2 Galones de agua por saco de cemento. Un saco de cemento pesa 94.0 Libras y tiene un volumen de 1 Pie CCúbico. úbico. Entonces:

VCem = 94.0 Libras /Gec x 62.4 Lbs / pie cúbico (*) (*) Para Para saber saber la la Gravedad Gravedad Especifica Especifica se se va va aa las las tablas tablas (manua (manuall Comp. Comp. Cementadoras Cementadoras))

Ejemplo: La Gec de un cemento ón) cemento clase clase A A es es 3.14 3.14 (manuales (manuales de cementaci cementación) Sustituyendo se tiene:

VCem = 94.0 Libras / 3.14 * 62.4 Lbs / pie ccúbico úbico VCem = 0.48 Pies ccúbicos úbicos VCem= Significa que en un saco de cemento solamente el 48% es cemento neto. Si se recomienda usar 5.2 Gal/ sac, se tendr á un volumen de Gal/sac, tendrá mezcla: Vmz úbicos) Vmz == (5.2 (5.2 Gal Gal // sac sac // 7.48 7.48 Gal Gal // pie cubico cubico)) + VCem (pies ccúbicos) Vmz = 5.2 / 7.48 + 0.48 Vmz = 1.18 pie 33 / saco

Rendimiento Rendimiento de de la la mezcla mezcla

Conociendo ándolo por Conociendo el el numero numero de de sacos sacos yy multiplic multiplicándolo por el el rendimiento rendimiento ,, se se encuentra úbicos yy sisi se á con encuentra el el volumen volumen en en pies pies ccúbicos se quiere quiere llevar llevar aa barriles, barriles, bastar bastará con multiplicar úbico multiplicar este este valor valor por por 0.1781 0.1781 barriles barriles // pie pie ccúbico

Tiempo de Circulaci ón: Circulación: Es ar cemento Es el el tiempo tiempo transcurrido transcurrido desde desde que que se se empieza empieza aa mezclar mezclar yy bombe bombear cemento hasta hasta que que la la mezcla mezcla ha ha sido sido colocada colocada en en su su sitio sitio

Tc = Tmb + Tdc Tc Tc:: Tiempo Tiempo cementando cementando Tmb Tmb:: Tiempo Tiempo mezclando mezclando y bombeando cemento Tdc Tdc:: Tiempo Tiempo desplazando desplazando cemento

Tmb Tmb == Cantidad Cantidad de de cemento cemento aa mezclar mezclar // Capacidad Capacidad de de mezcla mezcla yy bombeo bombeo (minutos) (minutos)

Tdc = Volumen de desplazamiento / Gasto de la bomba (Q)

Q = 0.00679 * N * S ( 2Dc - Dv ) N : Longitud carrera (pies) S : Emboladas por minuto Dc : Di ámetro de la camisa Diámetro Dv : Di ámetro del vvástago ástago Diámetro

Ejemplo de C álculo: Cálculo: Determinar ón de Determinar el el tiempo tiempo de de cementaci cementación de un un pozo pozo de de 6000 6000’’ de de profundidad profundidad con con un un di ámetro de ”. El di ámetro del diámetro de 12 1/4 1/4”. diámetro del revestidor revestidor es es de de 99 5/8 5/8”” yy peso peso nominal nominal de de 53.5 53.5 Lbs/pie. Lbs/pie. La La cantidad cantidad de de cemento cemento aa mezclar mezclar es de 1000 sacos y se tiene una una capacidad capacidad de de mezcla mezcla yy bombeo bombeo de de 20 20 scs scs // minuto. minuto. El El taladro taladro tiene tiene una una bomba bomba Duplex Duplex con con las las siguientes siguientes especificaciones: especificaciones: 18 18 emboladas emboladas por por minuto minuto DUPLEX00Di ámetro de Diámetro de la camisa: 6 1/2 1/2”” Di ámetro del ástago: 2.5 Diámetro del vvástago: 2.5””

Eficiencia Eficiencia 90% 90% EPM EPM == 60 60

Tc = Tmb + Tdc Tmb min Tmb == 1000 scs / 20 scs/ scs/min Tmb Tmb == 50 50 minutos minutos

Tdc = Vdc / Gasto (Q) Vdc = Longitud revest.hasta el cuello * 0.005454 * Diam Diam.. Int.22 Vdc = ( 6000 ’) * 0.005454 *(8.535) 22 6000’’ - 40 40’) Vdc = 2368 pies * 7.48 gal/pie gal/pie33

Vdc = 17712 galones

Gasto:

Q = 0.00679 * N * S ( 2Dc 22 - Dv 22 ) * Eficiencia Q = 0.00679 * 60 * 18 ( 2(6.5) 22 - (2.5) 22 ) * 0.90 Q = 516 Gal / min

Tdc = 17712 / 516 Tdc = 34 minutos

Tc = Tdc + Tmb Tc = 50 + 34 Tc = 84 minutos

Tiempo de cementaci ón cementación

Fórmulas Fórmulas para para calcular calcular la la capacidad capacidad de de tubería tubería de de perforación: perforación:

Barriles por pie:

0.0009714 x D2

Pie por Barril: Pie Cúbico por pie:

1029.4 / D2 0.005454 x D2

Pie por pie Cúbico:

183.35 / D2

Galones por pie:

0.0408 x D2

Pie por Galón :

24.51 / D2

D : Diametro en Pulgadas

Fórmulas Fórmulas para para calcular calcular el el volumen volumen entre entre tubería tubería yy hoyo, hoyo, revestidor revestidor yy hoyo hoyo yy entre entre revestidor revestidor yy revestidor revestidor Barriles por pie: Pie por Barril: Pie Cúbico por pie: Pie por pie Cúbico: Galones por pie: Pie por Galón :

0.0009714 x (D2 _ d2) 1029.4 / (D2 _ d2) 0.005454 x (D2 _ d2) 183.35 / (D2 _ d2) 0.0408 x (D2 _ d2) 24.51 / (D2 _ d2)

D : Diametro en Pulgadas d : Diametro externo en Pulgadas

ESQUEMA ESQUEMA DE DE PERFORACION PERFORACION MESA/LAS PIEDRAS

20”

LA PICA 13-3/8”

CEMENTACIONES •Preflujos •Preflujos :: 80 80 bls bls agua+ agua+ 1.0 1.0 KCL+3.0% KCL+3.0% KCl KCl @ @ 55 BPM BPM •Lechada •Lechada llenado: llenado: 107 107 Bbls Bbls (273 (273 sx) sx) Cemento Cemento “B” “B” de de 12.5 12.5 lpg, lpg, Metasilicato, Metasilicato, Bentonita. Bentonita. •Lechada •Lechada de de cola cola :: 140 140 Bbls Bbls (356 (356 sx) sx) Cemento de 15.6 15.6 lpg lpg Cemento “B” “B” ++ CaCl CaCl22 de •Preflujos •Preflujos :: 60 60 bls bls Lavador Lavador químico químico ++ 40 40 bls bls espaciador espaciador Base Base Agua Agua 1.0 1.0 lpg lpg mayor mayor que que el el lodo lodo de de perforación perforación •Lechada •Lechada llenado llenado 609 609 Bbls Bbls (1547 (1547 sx) sx) Cmto Cmto “B” “B” de de 15.6 15.6 lpg, lpg, Bentonita, Bentonita, Metasilicato, Metasilicato, Control Control de de Filtrado. Filtrado. •Lechada de cola : 135 Bbls (343 sx) •Lechada de cola : 135 Bbls (343 sx) Cmto Cmto ”B” ”B” ,, CaCl CaCl22 de de 15.6 15.6 lpg lpg“B”, “B”, Control Control de de Filtrado, Filtrado, Dispersante Dispersante (si (si es es

necesario) necesario) de de 15.6 15.6 lpg. lpg.

•Preflujos •Preflujos :: Doble Doble espaciador: espaciador: 50 50 bls bls base base aceite aceite @16.6 @16.6 lpg lpg ++ 50 50 bls bls

base base agua agua @ @ 16.4 16.4 lpg, lpg, (MSC (MSC -- SPACER) SPACER) .. •Lechada •Lechada llenado: llenado: 616 616 Bbls Bbls (2471 (2471 sx) sx) Cmto “MARA-H” , 35% Sílica, Cmto “MARA-H” , 35% Sílica, Control Control de de Filtrado, Filtrado, Retardador, Retardador,

CARAPITA

dispersante, dispersante, Hematita Hematita (si (si es es necesario) necesario) de de 16.8 16.8 lpg. lpg. •Lechada •Lechada de de cola cola :: 34 34 Bbls Bbls (123 (123 sx) sx) Cmto Cmto ”MARA-H” ”MARA-H” de de 17 17 lpg lpg,, 35% 35% Sílica, Sílica, Antimigratorio, Antimigratorio, Retardador Retardador ,,

dispersante, dispersante, Control Control de de filtrado filtrado (si (si es es necesario), necesario), Hematita Hematita (si (si es es necesario). necesario).

CARAPITA “E”

9-5/8”

NARICUAL 7-5/8” CRETACEO 5-1/2”

•Preflujos Doble espaciador: espaciador: 10 10 Bbls Bbls base base aceite aceite de de 7.6 7.6 lpg lpg ++ 25 25 •Preflujos :: Doble Bbls base agua de 15 lpg y una densidad de 0.5 lpg por encima Bbls base agua de 15 lpg y una densidad de 0.5 lpg por encima del del peso peso del del lodo. lodo. •Lechada Cmto “MARA-H” “MARA-H” ,, 35% 35% Sílica, Sílica, Antimigratorio, Antimigratorio, •Lechada Única: Única: Cmto Retardador, Dispersante, C. de Filtrado con Retardador, Dispersante, C. de Filtrado con una una densidad densidad de de 16,2-16.4 16,2-16.4 lpg. (240 sx). lpg. (240 sx). •Lechada Cmto “MARA-H”, “MARA-H”, 35% 35% Sílica, Sílica, Antimigratorio, Antimigratorio, •Lechada Unica: Unica: Cmto Retardador, Retardador, Dispersante, Dispersante, C. C. De De Filtrado Filtrado densidad densidad de de 16,2-16.4 16,2-16.4 lpg. lpg. (309 (309 sx). sx). •Preflujos Doble espaciador: espaciador: 10 10 Bbls Bbls base base aceite aceite de de 7.6 7.6 lpg lpg ++ 45 45 Bbls Bbls •Preflujos :: Doble base base agua agua de de 15 15 lpg lpg (msc-spacer) (msc-spacer) yy una una densidad densidad de de 0.5 0.5 lpg lpg por por encima encima del del peso peso del del lodo. lodo.

Cementaci ón Forzada Cementación Operación que se realiza en un pozo en el cual se forza bajo presión hidráulica una lechada de cemento en una formación, en canales o rajaduras detrás del revestidor o a través de orificios hechos a propósito en el revestidor

Causas que pueden originar una cementación forzada * Reparar un trabajo de cementación primaria que falló debido a canalización de cementación * Eliminación de intrusión de agua desde arriba, abajo o entre la zona de producción de agua * Reducir la relación Gas/Petróleo producida, aislando las zonas

de gas de los intervalos de

petróleo adyacentes * Reparar fugas en el revestidor debido a que este se encuentra corroido * Taponar y abandonar una zona de producción depletada que zonas de pérdida de circulación

este produciendo agua y

Fundamentos B ásicos de una Cementaci ón Forzada: Básicos Cementación Forzamiento de cemento en fracturas a alta presión o dentro de las perforaciones de un revestidor, usando forzamiento a baja presión, es básicamente un proceso de filtración La tasa de aumento de la torta es una función de la permeabilidad de la formación, la presión diferencial aplicada, el tiempo y la capacidad de la lechada para perder fluido

Lechada de baja pérdida de agua

Formación de baja permeabilidad Deshidratación lenta

Tiempo Operación

El revoque del cemento formado en contra de las paredes de la formación permeable, inicialmente posee alta permeabilidad que permite una rápida deshidratación de una lechada cuya perdida de fluido no es controlada

Fundamentos B ásicos de una Cementaci ón Forzada: Básicos Cementación La lechada ideal es aquella capaz de controlar la tasa de crecimiento del revoque de tal forma que crezca un revoque uniforme sobre todas las superficies permeables

REVESTIDOR

CEMENTACION PRIMARIA

FORMACION

CEMENTO DESHIDRATADO NODOS DE CEMENTO

Fundamentos B ásicos de una Cementaci ón Forzada: Básicos Cementación T écnica de la cementaci ón forzada por Hesitaci ón Técnica cementación Hesitación La construcción de un revoque dentro de los túneles de las perforaciones o dentro de fracturas previamente inducidas, requiere el mismo procedimiento básico de aplicar una presión diferencial para inducir la deshidratación de la lechada La cantidad relativamente pequeña de perdida de filtrado de la lechada, hace impráctico, mas no imposible, el bombeo continuo suficientemente despacio para reemplazar el volumen perdido a la formación y el mantenimiento de una presión diferencial constante

La tasa de bombeo mínima realizable con el equipo superficial existente o de uso corriente es excesivo aun para los trabajos de forzamiento a alta presión, en los cuales se crean grandes fracturas

Fundamentos B ásicos de una Cementaci ón Forzada: Básicos Cementación Técnica de la cementación forzada por Hesitación

PRESIÓN SUPERFICIE (LPC x 100)

El único procedimiento que hace posible la deshidratación de pequeñas cantidades de cemento en el interior de las perforaciones o en cavidades de formación, es la aplicación intermitente de presión separada por un periodo de caimiento de la presión causado por la perdida de filtrado hacia el interior de la formación

20 Caida de presión

16

Contraflujo probado

12 8 4 0 0

20

40

60 80 100 120 TIEMPO (MIN.)

140

La caída de presión inicial rápida, porque no existe revoque, esto permitirá que al comienzo del trabajo los periodos entre las etapas de bombeo sean cortos. A medida que el revoque crece, el periodo de filtración se vuelve mas largo y las diferencias entre las presiones iniciales y finales menores, hasta que al final del trabajo, la caída de presión se vuelve despreciable.En esta etapa, una prueba de 300 a 500 Lpc sobre la presión final de inyección seguida por una pendiente constante e igual a cero, indicará el final del proceso de deshidratación

Dise ño de la lechada: Diseño Las propiedades de la lechada deben ser programadas de acuerdo a las características de la formación en la cual se va hacer la cementación forzada y la técnica que se va a utilizar.

Entre las condiciones o propiedades de la lechada que hay que tomar en cuenta están: * Perdida de Fluido * Volumen de la lechada * Tiempo de Espesamiento * Dispersión * Técnicas de Cementación Forzada Baja Presión Alta Presión

P érdida de Fluido: Pérdida Es importante cuando se cementa en una formación de alta permeabilidad, usando técnicas de baja presión. Una lechada diseñada apropiadamente, permitirá el llenado completo de las cavidades de las perforaciones, dejando que crezca una protuberancia mínima en el revestidor

PERDIDA DE FLUIDO 800 ml / 30 min

150 ml / 30 min NODOS

50 ml / 30 min

15 ml / 30 min

P érdida de Fluido: Pérdida La perdida de fluido varia de acuerdo con la permeabilidad de la zona a ser tratada. En formaciones de baja permeabilidad se acepta, generalmente de 100 a 200 ml / 30 min, mientras que para formaciones de alta permeabilidad podría ser necesario 50 a 100 ml / 30 min

En la cementación forzada a alta presión, cuando se sobrepasa la presión de fractura de la formación, la lechada es bombeada dentro de las fracturas inducidas y se deshidrata en contra de las paredes de la fractura. Si la permeabilidad de la formación es suficientemente alta, una lechada de perdida de fluido de media a alta (200-500 ml), permitirá la formación de revoque y la desviación subsecuente de la lechada hacia las fracturas mas pequeñas

Volumen de la lechada: Depende de la longitud del intervalo a ser cementado y de la técnica de colocación a ser usada

A baja presión, el volumen total es usualmente lo suficientemente pequeño como para llenar las cavidades de las perforaciones y el volumen del revestidor en frente de las perforaciones con cemento deshidratado.

A alta presión, el volumen de cemento a ser colocado en fracturas inducidas es difícil de estimar porque es función de la anchura y altura de las fracturas generadas.

Tiempo de Espesamiento: Cementaciones forzadas a profundidades someras, comúnmente se utilizan aceleradores tal como el Cloruro de Calcio (CaCl2), el cual reduce el tiempo al cual el cemento desarrolla resistencia compresiva inicial

Cementaciones forzadas a grandes profundidades en formaciones de baja permeabilidad, es necesario extender el tiempo de bombeo de la lechada retardadores comunes como Lignosulfonatos, Acidos Orgánicos, Sal, etc..

Dispersi ón: Dispersión: La capacidad de una lechada para penetrar fracturas pequeñas y angostas es proporcional a su fluidez. Lechadas viscosas, aunque son muy útiles cuando se cementan hoyos grandes, no fluyen dentro de los canales pequeños o angostos, a menos que sean sometidas a altas presiones diferenciales que en todo caso están limitadas por la presión de fractura de la formación.

Las lechadas adelgazadas con bajo punto cedente, son obtenidas utilizando dispersantes reductores de fricción o inductores de turbulencia

T écnicas de Cementaci ón Forzada: Técnicas Cementación Cementación a Baja Presión: Forzamiento de la lechada a presión por debajo de la presión de fracturamiento de las formaciones. El propósito de esta operación es llenar las cavidades de las perforaciones y huecos interconectados con cemento deshidratado.

Las forrmaciones que rodean los huecos o fracturas, deben tener la suficiente permeabilidad y las cavidades por si mismo, deben estar libres de fluidos dañinos tales como lodos o salmueras de completacion que construyan sólidos. La presencia de este tipo de fluidos frente a la lechada podría inhibir la deshidratación del cemento en algunas perforaciones, dejando en ellas, lechada no deshidratada.

T écnicas de Cementaci ón Forzada: Técnicas Cementación Cementación a Baja Presión: Las subsecuentes pruebas de producción con la tubería de perforación (DST) o las pruebas de producción en si, someterán a estas perforaciones a una presión diferencial negativa que pueden remover tales tapones parciales de sus cavidades El volumen de cemento en este tipo de operación es relativamente pequeño, debido a que realmente no se bombea ninguna lechada dentro de la formación Cementaciones forzadas en perforaciones de formaciones depletadas, la colocación del cemento en frente de las perforaciones, puede ser la única forma de evitar el fracturamiento de la formación como un resultado de la presión hidrostática

T écnicas de Cementaci ón Forzada: Técnicas Cementación Cementación a Baja Presión: Si se va a efectuar un forzamiento desde el cabezal (bull-head squezze), son aplicables los siguientes cálculos: Máxima pres. permisible en perforaciones : Presión de fractura - 500 Lpc ( factor de seguridad ) dc

h-(x+k)

X= x

ds h

k

dc

(FG * h) - 500

- 0.052 * h * dc

0.052 ( ds - dc ) X representa la máxima columna de cemento que la formación puede soportar con seguridad. El volumen máximo de la lechada de cemento es por consiguiente: Vmax = ( XVt ) (pies3)

T écnicas de Cementaci ón Forzada: Técnicas Cementación Cementación a Baja Presión: X=

dc

h-(x+k)

x

(FG * h) - 500

- 0.052 * h * dc

0.052 ( ds - dc ) Donde :

ds h

h = Profundidad de las perforaciones (pie) X = Longitud de la columna de cemento (pie)

k

dc

Ds = Densidad de la lechada de cemento (Lbs/gal) Dc = Densidad del fluido de completación (Lbs/gal) FG = Gradiente de Fractura de la formación (Lpc/pie) 500 = Factor de Seguridad (Lpc) Vt = Volumen de la tubería por unidad de long. (pie3/pie) k = Distancia de la empacadura a las perforaciones (pies)

T écnicas de Cementaci ón Forzada: Técnicas Cementación Cementación a Baja Presión: Ejemplo: Se va a efectuar una cementación forzada en un pozo en el cual las perforaciones a ser perforadas están a 6250 pies, con tubería de producción de 2 1/2” de diámetro interno, dentro de un revestidor de 7”; 30 Lbs/pie. Se va a asentar la empacadura a 6150 pies

Gradiente de fractura estimado: 0.7 Lpc/pies Fluido de Desplazamiento: Salmuera de 8.6 Lbs/gal Lechada de cemento: Clase G Densidad: 15.8 Lbs/gal Rendimiento: 1.15 Pies3/saco

T écnicas de Cementaci ón Forzada: Técnicas Cementación Cementación a Baja Presión: Usando la formula para el cálculo de la máxima columna permisible de cemento:

X=

(FG * h) - 500

- 0.052 * h * dc

0.052 ( ds - dc ) X=

(0.7 * 6250) - 500

- 0.052 *6250 * 8.6

=2885 pies

0.052 ( 15.8 - 8.6 ) Vmax = ( XVt ) = 2885 * 0.0325 = 93.75 pies3 Sacos cemento = 93.75 pie3 / 1.15 pie3/saco = 80 sacos

T écnicas de Cementaci ón Forzada: Técnicas Cementación Cementación a Alta Presión: Existen algunos casos en que la cementación a baja presión de las perforaciones no cumple con los objetivos del trabajo. Los canales detrás del revestidor pueden no estar directamente conectados con las perforaciones; las pequeñas fracturas o microanillos pueden permitir el flujo de gas, pero no una lechada de cemento. En tales casos,se necesita agrandarlos para que acepten un fluido viscoso de acarreo de sólidos

La colocación del cemento por detrás del revestidor se lleva a cabo fracturando las formaciones en o cerca de las perforaciones. Los fluidos que van delante de la lechada son desplazados en las fracturas, permitiendo que el cemento llene los espacios deseados

T écnicas de Cementaci ón Forzada: Técnicas Cementación Cementación a Alta Presión: La aplicación de la técnica de Hesitación, deshidratará la lechada en contra de las paredes de la formación, dejando todos los canales desde la fractura hasta las perforaciones llenas de revoque del cemento

Durante la cementación forzada a alta presión, la localización y orientación de la fractura generada, no puede ser controlada. La extensión de las fracturas es función de la tasa de bombeo aplicada después que la fractura es iniciada; así, la cantidad de cemento usada depende de la forma como sea llevada a cabo la operación. Las altas tasa de bombeo generaran fracturas grandes y subsecuentemente se necesitaran grandes volúmenes de cemento para llenarlas

Técnica de cementación forzada a alta presión CEMENTO DESHIDRATADO REVESTIDOR CEMENTACION PRIMARIA

LODO

REVOQUE FILTRADO CEMENTO

FRACTURA VERTICAL

FILTRADO

0

LODO

T écnicas de Cementaci ón Forzada: Técnicas Cementación Cementación a Alta Presión: Se debe impedir o minimizar la utilización de lodos de perforación o fluidos de baja perdida de agua delante de las lechadas. Un espaciador con alta perdida de agua tal como el agua o una solución débil de Acido Clorhídrico, no solo abrirá las fracturas mas pequeñas, sino que también limpiara las perforaciones y la trayectoria del cemento. La presión de iniciación de la fractura será menor usando este tipo de preflujo que cuando se utilizan fluidos no penetrantes

T écnicas de Colocaci ón de la lechada en la Técnicas Colocación Cementaci ón Forzada: Cementación

Con Empacadura: El principal objetivo de estas técnicas es el aislamiento del revestidor y del cabezal mientras se aplica alta presión en el fondo del pozo. La prueba y cementación de zonas múltiples es una operación donde se usan comúnmente las empacaduras En la cementación forzada se usan empacaduras asentadas bien sea por tensión o por compresión, tienen una válvula de desviación del flujo para permitir la circulación de los fluidos durante la bajada en el pozo y una vez que ha sido asentada la empacadura, permitiendo a la vez la limpieza de las herramientas después de realizado el trabajo

T écnicas de Colocaci ón de la lechada en la Técnicas Colocación Cementaci ón Forzada: Cementación

Con Empacadura: Los retenedores de cemento con cable se usan en vez de las empacaduras para evitar el regreso del fluido cuando no se espera deshidratación del cemento o cuando las altas presiones diferenciales negativas perturban el revoque del cemento.

Cuando se cementan zonas múltiples, el retenedor de cemento aislará las perforaciones interiores y el subsecuente forzamiento de la zona se puede llevar a cabo sin esperar el fraguado de cemento. Los retenedores de cemento son empacaduras perforables previstos de una válvula de doble paso que evita el flujo en una o ambas direcciones. Se opera con un Stringir, colocado en el extremo inferior de la sarta de trabajo

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Con Empacadura: Los tapones - puente perforables se usan normalmente para aislar el revestidor debajo de la zona a ser tratada. Con un diseño similar a los retenedores de cemento, pueden ser bajados con cable o mecánicamente, los tapones puentes no permiten flujo a través de la herramienta

Los tapones - puente recuperables, pueden ser bajados en un viaje con la empacadura y recuperados después que el cemento ha sido circulado inversamente o perforado.

T écnicas de Colocaci ón de la lechada en la Técnicas Colocación Cementaci ón Forzada: Cementación

Empacadura Recuperable cerca de las perforaciones

Corriendo tubería de cola por debajo de las perforaciones

Colocación del cemento en frente de las perforaciones

Forzamiento de las perforaciones después de colocada la tubería de por encima