Informe Final Examen De Grado Bbl-17 4d6x43

“UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENÉ MORENO” “FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGÍA”

CARRERA DE INGENIERÍA PETROLERA

TRABAJO DE GRADO “ANÁLISIS PARA UNA CEMENTACIÓN ÓPTIMA DE LA CAÑERÍA DE PRODUCCIÓN 9 5/8” DEL POZO BBL-17”

Presentado para optar al Título Académico de Licenciado en Ingeniería Petrolera POSTULANTE:

LUIS MARCELO ESPÍNDOLA NEGRETE

ASESOR:

ING. IRASI LEÓN SAAVEDRA

Santa Cruz de la Sierra -Bolivia Agosto 2017

Dedicatoria: Este trabajo se lo dedico a mi Dios quién supo guiarme por el buen camino, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se presentaban, enseñándome a encarar las adversidades sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento. A mi familia quienes por ellos soy lo que soy. Para mis padres por su apoyo, consejos, comprensión, amor, ayuda en los momentos difíciles, y por ayudarme con los recursos necesarios para estudiar. Me han dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi carácter, mi empeño, mi perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos. A mis tíos, primos, sobrinos por estar siempre presentes, acompañándome para poderme realizar. A mi niño hermoso Alejandrito por llegar a mi vida y ser mi inspiración.

i

Agradecimientos: En primer lugar agradezco a Dios por haberme permitido vivir hasta este día tan esperado, por guiarme lo largo de mi vida, por ser mi apoyo, mi luz, mí esperanza. Por darme fortaleza en esos momentos de debilidad. A mi madre Ichita que es el ser más maravilloso del mundo, gracias por todo tu apoyo moral, amor, cariño, cuidados, esfuerzo y comprensión que desde siempre me has brindado, por estar junto a mí en los momentos más difíciles, gracias por todos esos momentos tan lindos que hemos compartido, gracias por educarme y sobre todo gracias por confiar en mi cuando nadie más lo hacía. A mi padre porque ha sido para mí un hombre grande y maravilloso que siempre he irado y respetado por sus ganas de salir adelante, por su gran carácter, porque me educaste de la mejor manera, por todos tus esfuerzos para que yo sea un hombre de bien, por hacerme ver mis errores, gracias por guiar mi vida con energía, esto es lo que ha hecho que sea lo que soy. Todo el camino recorrido ha sido largo padres pero hemos llegado a un punto en donde les debo de agradecer todo lo que soy, todas sus atenciones, todo su amor, todo su cariño, todo su apoyo, toda su comprensión, este logro no es solo mío sino también es de ustedes los dos más grandes y maravillosos seres que me han educado, hoy vemos realizado ese sueño que algún día iniciamos. Y, por supuesto, Alejandrita gracias por confiar en mí, por ayudarme a salir adelante y a toda mi familia, en especial a Tía Lidia, Clider, Silvia, Sra. Julia, Neisa. Y por último, a la facultad de Ciencias Exactas y Tecnología de la Universidad Autónoma “Gabriel René Moreno”, carrera Ingeniería Petrolera por los conocimientos impartidos, preparándome para un futuro competitivo y formándome como una persona de bien.

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INFORMACIÓN DEL POSTULANTE

Información personal Nombre

: Luis Marcelo Espíndola Negrete

Cédula de identidad

: 7666045 Sc.

Lugar de nacimiento

: Camiri, Prov. Cordillera, Dpto. Santa Cruz.

Fecha

: 06 de julio 1988

Nacionalidad

: Boliviana

Edad

: 29 años

Teléfono

: 74685718

Domicilio

: Km. 4 ½ al norte, B/ los sauces, calle C.

e-mail

: [email protected]

Información académica Carrera

: Ingeniería Petrolera

Registro universitario

: 207002215

Modalidad de graduación

: Trabajo de Grado

iii

ÍNDICE DE CONTENIDO ÍNDICE DE CONTENIDO .................................................................................. IV ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................ VIII ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................ IX ÍNDICE DE ABREVIATURAS ............................................................................. X INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………….1 RESUMEN ........................................................................................................... 2 ANTECEDENTES ................................................................................................ 3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................. 4 OBJETIVOS......................................................................................................... 5 OBJETIVO GENERAL ......................................................................................... 5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................ 5 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................. 5 ALCANCE ............................................................................................................ 5 ALCANCE ESPACIAL O GEOGRÁFICO ............................................................ 5 ALCANCE DEL PROYECTO ............................................................................... 7 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .......................................................... 7 CAPÍTULO I……………………………………………………………………………… 8 MARCO TEÓRICO ………………………………………………………………………8 1.1. INTRODUCCIÓN A LA CEMENTACIÓN ............................................. 9 1.2.

CEMENTO PORTLAND ....................................................................... 9

1.3.

CEMENTO API. (AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE) ................. 10

1.4.

CARACTERISTICAS IMPORTANTES DE LAS LECHADAS ............. 12

1.4.1.

Determinación del agua libre. .......................................................... 12

1.4.2.

Resistencia a la compresión ............................................................ 12

1.4.3.

Tiempo de bombeabilidad o de espesamiento ................................ 15

1.4.4.

Agua para lechadas ......................................................................... 17

1.4.5.

Densidad de la lechada ................................................................... 18

1.4.6.

Control de filtrado............................................................................. 18

1.4.7.

Permeabilidad .................................................................................. 18

1.5. 1.5.1.

ADITIVOS DEL CEMENTO Y SU FUNCIÓN ..................................... 19 Aceleradores .................................................................................... 19

iv

1.5.2.

Retardadores del fraguado de cemento ........................................... 19

1.5.3.

Extendedores ................................................................................... 21

1.5.4.

Densificantes ................................................................................... 22

1.5.5.

Dispersantes .................................................................................... 23

1.5.6.

Controladores de filtrado .................................................................. 23

1.5.7.

Controladores de pérdida de circulación. ......................................... 24

1.5.8.

Aditivos especiales .......................................................................... 24

1.6.

CLASIFICACION DE LA CEMENTACION ......................................... 25

1.6.1.

Cementación primaria. ..................................................................... 25

1.6.2.

Cementación forzada (CF) ............................................................... 26

1.6.3.

Tapones de cemento. ...................................................................... 27

1.7.

ESPACIADORES ............................................................................... 27

1.8.

LECHADA DE CEMENTO.................................................................. 28

1.9.

TÉCNICAS DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA ................................ 29

1.10.

CLASIFICACIÓN DE LAS CAÑERÍAS DE REVESTIMIENTO. .......... 30

1.10.1. Cañería conductora ......................................................................... 31 1.10.2. Cañería superficial ........................................................................... 32 1.10.3. Cañería de revestimiento intermedia ............................................... 33 1.10.4. Cañería de producción ..................................................................... 33 1.11.

EQUIPOS DE CEMENTACIÓN ......................................................... 34

1.12.1. Zapato guía ...................................................................................... 34 1.13.2. Equipo de flotación .......................................................................... 35 1.13.4. Equipo de llenado diferencial ........................................................... 39 1.13.5. Equipo de cementación denominado inner string o sarta interior. ... 40 1.13.6. Centralizadores ................................................................................ 41 1.13.7. Raspadores...................................................................................... 41 1.13.8. Tapones de cementación ................................................................. 42 1.13.9. Cabezal de cementación ................................................................. 43 CAPÍTULO II ......................................................................................................... 45 COMPILACIÓN DE DATOS ................................................................................. 45 2.1. OBJETIVO DEL POZO BBL-17.......................................................... 46 2.2.

INTERVALO DE ESTUDIO ................................................................ 46 v

2.4.

DESCRIPCIÓN DEL TRAMO A CEMENTAR .................................... 48

2.4.1.

Formación iquiri .............................................................................. 48

2.4.2.

Formación limoncito ......................................................................... 49

2.4.3.

Formación roboré............................................................................. 49

2.5.

DESCRIPCIÓN DE LAS OPERACIONES.......................................... 50

2.6.

EXPERIENCIA DE POZOS VECINOS ............................................... 51

2.6.1.

Pérdida parcial ................................................................................. 51

2.6.2.

Inestabilidad, derrumbe, formaciones iquiri – limoncito. .................. 52

2.6.3.

Tendencia a la desviación ............................................................... 53

2.6.4.

Pérdida total circulación ingreso ar. RBR-I ...................................... 53

2.6.5.

Corrida y cementación Csg 9 5/8”.................................................... 54

2.7.

INFORMACIÓN DE LA CAÑERÍA DE REVESTIMIENTO.................. 56

2.8.

PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN .......................... 56

2.9.

INFORMACIÓN DE DISEÑO. ............................................................ 57

CAPÍTULO III ........................................................................................................ 58 APLICACIÓN PRÁCTICA..................................................................................... 58 3.1. INTERVALO IV................................................................................... 59 3.2.

CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE FRACTURA Y PRESIÓN DE

FORMACIÓN. .................................................................................................... 60 3.2.1.

Cálculo de la presión de fractura ..................................................... 60

3.2.3.

Cálculo de la presión de formación. ................................................. 60

3.3.

ALTURA DEL ESPACIADOR EN EL ESPACIO ANULAR ................. 60

3.3.1.

Cálculo de la capacidad en el espacio anular .................................. 60

3.3.2.

Altura del espaciador en el espacio anular ...................................... 61

3.4.

CÁLCULO DE LA DIFERENCIAL DE PRESIÓN EN EL FONDO. ..... 61

3.4.1.

Espacio anular ................................................................................. 61

3.4.2.

Interior de la sarta ............................................................................ 63

3.5.

CÁLCULO DEL VOLUMEN DE LECHADA ........................................ 64

3.5.2.

Lechada principal ............................................................................. 64

3.5.3.

Lechada de relleno .......................................................................... 64

3.6. 3.6.1.

DISEÑO DE LECHADA PRINCIPAL .................................................. 65 Densidad de lechada principal ......................................................... 65 vi

3.6.2.

Rendimiento de lechada .................................................................. 65

3.6.3.

Rendimiento de agua. ...................................................................... 65

3.7.

DISEÑO DE LECHADA DE RELLENO .............................................. 66

3.7.1.

Densidad de lechada relleno ........................................................... 66

3.7.2.

Rendimiento de lechada. ................................................................. 67

3.7.3.

Rendimiento de agua. ...................................................................... 67

3.8.

TIEMPO DE OPERACIÓN ................................................................. 67

3.9.

MATERIAL UTILIZADO ...................................................................... 68

3.10.

PROPIEDADES DE LA LECHADA DISEÑADA ................................. 68

3.11.

SECUENCIA OPERATIVA ................................................................. 69

3.12.

ANALISIS DE RIESGO ...................................................................... 71

CAPÍTULO IV........................................................................................................ 72 ANÁLISIS ECONÓMICO ...................................................................................... 72 4.1. ANÁLISIS ECONÓMICO. ................................................................... 73 CAPÍTULO V......................................................................................................... 74 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 74 CONCLUSIONES .............................................................................................. 75 RECOMENDACIONES ...................................................................................... 76 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 78 ANEXOS ............................................................................................................... 79

vii

ÍNDICE DE TABLAS INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1 CAPÍTULO I .............................................................................................................. 8 MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 8 Tabla N° 01:

Clasificación de cementos API .................................................. 11

Tabla N° 02:

Fuerza compresiva del cemento G y H...................................... 13

Tabla N° 03:

Variación de la lechada con algunos aditivos ............................ 22

CAPÍTULO II ........................................................................................................... 45 COMPILACIÓN DE DATOS ................................................................................... 45 Tabla N° 04:

Propiedades cañería 9 5/8” ....................................................... 56

Tabla N° 05:

Propiedades generales del lodo ................................................ 56

Tabla N° 06:

Datos de diseño ........................................................................ 57

CAPÍTULO III .......................................................................................................... 58 APLICACIÓN PRÁCTICA....................................................................................... 58 Tabla N° 07:

Diseño de lechada principal ...................................................... 65

Tabla N° 08:

Diseño de lechada relleno. ........................................................ 66

Tabla N° 09:

Material utilizado ....................................................................... 68

Tabla N° 10:

Propiedades de la lechada ........................................................ 68

CAPÍTULO IV.......................................................................................................... 72 ANÁLISIS ECONÓMICO ........................................................................................ 72 Tabla N° 11:

Costo de operación. .................................................................. 73

CAPÍTULO V........................................................................................................... 74 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 74 ANEXOS ................................................................................................................. 79

viii

ÍNDICE DE FIGURAS INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1 Figura N°01:

Ubicación pozo BBL-17 ............................................................... 6

CAPÍTULO I .............................................................................................................. 8 MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 8 Figura N°02:

Desarrollo de la dureza del cemento. ........................................ 14

Figura N°03:

Tiempo de bombeabilidad ......................................................... 16

Figura N°04:

Interacción de las partículas ...................................................... 29

Figura N°05:

Cañería conductora ................................................................... 31

Figura N°06:

Cañería superficial ..................................................................... 32

Figura N°07:

Zapato guía................................................................................ 35

Figura N°08:

Equipos de flotación. ................................................................. 36

Figura N°09:

Equipos de auto llenado ............................................................ 38

Figura N°10:

Equipo de llenado diferencial ..................................................... 39

Figura N°11:

Equipo stab-in ............................................................................ 40

Figura N°12:

Centralizadores.......................................................................... 41

Figura N°13:

Tapón inferior, tapón superior .................................................... 43

Figura N°14:

Cabeza de cementación doble etapa ........................................ 44

CAPÍTULO II ........................................................................................................... 45 COMPILACIÓN DE DATOS ................................................................................... 45 Figura N°15:

Diagrama del pozo BBL-17 ........................................................ 47

Figura N°16:

Presión de poro / gradiente de fractura ..................................... 55

CAPÍTULO III .......................................................................................................... 58 APLICACIÓN PRÁCTICA....................................................................................... 58 Figura N°17:

Tramo a cementar ..................................................................... 59

CAPÍTULO IV.......................................................................................................... 72 ANÁLISIS ECONÓMICO ........................................................................................ 72 CAPÍTULO V........................................................................................................... 74 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 74 ANEXOS ................................................................................................................. 79

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ÍNDICE DE ABREVIATURAS API.: Instituto Americano del Petróleo (American Petroleum Institute) BBL: Bulo Bulo. BC.: Unidades de Barden. BHA.: Botton Hole Assamble. BPD: Barriles por día. BPH.: Barriles Por Hora. BPM: Barriles por Minuto. C.: Grado Centígrado. Casing: Cañería. CF.: Cementación Forzada. .: Centipoises. F.: Grado Fahrenheit. F.P.: Fondo Pozo. FIT.: Prueba de Integridad de Formación. Ft.: Pie (Feet). Gal.: Galón. HP.: High Pressure. HT.: High Temperature. k.: Índice de Consistencia. lb.: Libras.

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Liner: Cañería Corta. LOT.: Prueba de isión de Formación. Mts: Metros. MD: Profundidad Medida. Min.: Minutos. Mw.: Densidad de lodo (Mud Weight). n.: Índice de Flujo. PF.: Presión de Fractura. PH.: Presión Hidrostática. Plg.: Pulgada. Pp.: Presión de poro. Ppg: Libras por Galón (Pounds Per Gallon). Psi.: Libras Pulgadas Cuadrada (Pound Square Inches). R.T.: Resistencia a la Tensión. RBR.: Roboré. Rpm.: Revolución por minuto. Sg: Gravedad especifica. Sx: Sacos. TC.: Tope de Cemento. TVD: Profundidad Vertical Verdadera. VP: Viscosidad Plástica.

xi

WOB.: Weigt Over Bit. Y.P.F.B. S.A.: Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos Sociedad Anónima. YP: Punto Cedente.

xii

INTRODUCCIÓN

1

RESUMEN En el presente trabajo, el objeto de estudio es la óptima cementación en cuanto al diseño y ejecución de trabajo de la Cañería 9 5/8” del tramo Intermedio-Productor en el pozo BBL-17 del Campo Bulo Bulo, esta cañería estará colgada desde la superficie y cementada por encima de la cañería 13 3/8¨, además en ella se instalará el arreglo de producción. Por este motivo, en el siguiente trabajo de grado se realizará un análisis del intervalo a cementar tomando como referencia los pozos vecinos perforados en el bloque Bulo Bulo, identificando factores como: Litología, Presiones, Temperaturas, profundidad, zonas con pérdidas de circulación, etc. Con el fin de diseñar lechadas que cuenten con aditivos necesarios para poder brindar una buena adherencia entre la cañería y la formación. En el diseño de la cementación se realizarán cálculos de densidad de las lechadas a utilizar, volumen de lechada, cantidad de Cemento, aditivo y espaciador a ser utilizados, además del caudal de desplazamiento y tiempo de operación tomando como referencia el tiempo de bombeabilidad de las mismas. Luego de realizar el diseño, se elaborará un programa de cementación describiendo los pasos a seguir para tener una cementación óptima de la cañería 9 5/8” y evitar cementaciones de reparo.

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ANTECEDENTES1 Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos (YPFB) encaró trabajos de exploración en el área del Chapare Cochabambino, con el propósito de evaluar el potencial hidrocarburífero de la zona. Es así que en 1961 el geólogo Humberto Suárez, con trabajos de geología de superficie, definió la existencia de una estructura anticlinal, denominada después como Bulo Bulo. En 1963 se decidió la perforación del pozo BBL-X1, pozo que alcanzó una profundidad final de 2599.3 mts, logrando descubrir reservas de gas de la Formación Cajones. Posteriormente se perforaron otros cuatro pozos más en la estructura BBL-X2, BBL-4, BBL-5 y BBL-7. Con los cuales se concluyó la primera etapa de perforación exploratoria de Bulo Bulo. Posteriormente se perforaron los pozos BBL-X3, BBL-X8, BBL-9D y pozos de desarrollo BBL-11 BBL-13, BBL-14, BBL-10, BBL-17. Los pozos BBL-X3, BBL-X8, BBL-9DST4 y BBL-11, BBL-13, BBL-14 resultaron positivos productores gas condensado de las areniscas Roboré-I y Roboré-III. En los pozos: BBL-X1 y BBLX2 se encontraron reservas de gas y condensado de la formación Cajones. Los pozos BBL-13 y BBL-14 se encontraron reservas de gas y condensado de la formación Cajones y Yantata. Los pozos BBL-4, BBL-5 y BBL-7 resultaron negativos. BBL-4 y BBL-5 por encontrarse en una baja posición estructural, mientras que el BBL-7 por presentar pobres propiedades petrofísicas. El campo Bulo Bulo es productor de gas y condensado proveniente de reservorios de las Formaciones: Roboré, Cajones y Yantata.

1 Ministerio de Hidrocarburos y Energía, (2011).Campos Gasíferos y Petrolíferos de Bolivia, p. 212

3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Debido a que este campo aun cuenta con reserva económicamente rentable es que se planifica la perforación de nuevos pozos, los cuales tienen por objetivo interconectar la superficie con las areniscas Roboré I, Roboré II y Roboré III, para lograr este objetivo se debe contar con toda la información necesaria de los pozos aledaños y de esta manera elaborar un programa de perforación adecuado. Dentro de la fase de perforación existen diversas operaciones de las cuales va depender el cumplimiento del objetivo principal. Una de estas operaciones es la fase de cementación primaria, la cual consiste en adherir la cañería a la pared del pozo. En el Pozo BBL-17 se colgará la cañería de producción 9 5/8¨ desde la superficie hasta fondo 30 metros antes de llegar a la formación Roboré I, la cual estará cementada hasta una altura de tal manera que la presión hidrostática de la lechada no fracture la formación. La formación Roboré I posee presión de formación subnormal, en esta cañería se instalaran los equipos de producción además los liners para seguir con la perforación de dos tramos más, es por esto que el diseño de esta lechada, la operación de cementación tiene que ser la adecuada para: Asegurar y evitar que el zapato de la cañería pueda llegar a moverse, buena adherencia entre pared y cañería, evitar fracturar la formación.

4

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Realizar el diseño óptimo de la lechada y aplicación operativa para la cementación de la cañería de producción 9 5/8 del pozo BBL-17, productor de gas y condensado.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ˗

Describir las características geológicas de los intervalos a Cementar.

˗

Determinar el tipo y cantidad de lechada y aditivos necesarios a utilizar en la cementación de la cañería.

˗

Realizar el diseño de o los espaciadores requeridos y elaborar una secuencia operativa para la realizar la cementación en campo.

JUSTIFICACIÓN Asegurar la aislación completa de las zonas productoras con un programa óptimo de cementación primaria de la cañería de producción, para poder poner en producción al pozo BBL-17 siendo de vital importancia el aislamiento zonal desde el yacimiento hasta superficie, asegurando la buena producción. Realizando el trabajo de una manera segura, tomando en cuenta los aspectos

Medio

Ambientales.

ALCANCE ALCANCE ESPACIAL O GEOGRÁFICO El estudio realizado se desarrollará en el Pozo BBL-17, (X:

349.638.42 E; Y:

8'087.559,34 N), Ubicado en el Campo Bulo Bulo, Departamento de Cochabamba a 183 Km de Santa Cruz de la Sierra.

5

ESC. 1 : 20 000 GERENCIA DE EXPLORACION Y DESARROLLO

CAMPO BULO BULO

Ub. BBL-17 X= 349616.00 Y= 8087576.19

Chaco

CAMPO BULO BULO

MAPA ESTRUCTURAL MAPA ESTRUCTURAL TOPE AR. ROBORE III TOPE AR. ROBORE III Santa Cruz-Bolivia ,

FA

LLA

PRI

NC

FA LL

AD

ER

IPA

L

ET

RO CO RR IM

IE N TO

Figura N°01: Ubicación Pozo BBL-17 Fuente: YPFB CHACO SA.

6

Fall aB BL12

Enero - 2013

ALCANCE DEL PROYECTO Lograr cementar de manera satisfactoria la cañería 9 5/8 del pozo BBL-17 mediante un diseño óptimo de la lechada de cementación, aplicando la secuencia operativa diseñada.

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN En este trabajo se utilizará la metodología de “Investigación Descriptiva Transversal”, ya que se describirán y analizaran en un mismo tiempo las características técnicas para realizar del diseño de la cementación.

7

CAPÍTULO I MARCO TEÓRICO

8

1.1.

INTRODUCCIÓN A LA CEMENTACIÓN2

La cementación de un pozo petrolero es el proceso de mezclar cemento y agua (lechada) y bombearlo a través de la cañería de acero a puntos críticos en el anular que se encuentra alrededor de la cañería o en el agujero abierto debajo de la sarta de cañería. Las dos principales funciones del proceso de cementación primaria son restringir el movimiento de fluido entre las formaciones y para adherir y sostener la cañería. En adición el aislamiento de zonas productoras de petróleo, gas y agua, el cemento también ayuda a: ˗

Proteger la cañería de la corrosión.

˗

Prevenir reventones mediante la rápida formación de un sello.

˗

Proteger la cañería de impactos de cargas en perforaciones más profundas.

˗

Sellar zonas de perdida de circulación o zonas ladronas.

El trabajo de una cementación primaria consiste en que una vez que la cañería se encuentra en el fondo del pozo, hay que acondicionar el lodo, para luego reemplazarlo por una lechada que se prepara en superficie. Antes de bombear la lechada se larga el tapón inferior, el cual llega hasta el collar flotador, por detrás del tapón se bombea la lechada luego el tapón superior, que se desplaza con agua o lodo, hasta que el tapón superior asienta sobre el tapón inferior. 1.2.

CEMENTO PORTLAND3

El cemento es una mezcla compleja de caliza, sílice, y arcilla, molida y calcinada, que al entran en o con el agua forma un cuerpo sólido. Esta mezcla de ingredientes se muele, se calcina en hornos horizontales con corriente de aire y se

2 Ing. Arturo López, (2010). Cementación de Pozos Petroleros PET-219, p. 2. 3 Gomà, Fernando, (1979). Cemento portland y otros aglomerantes.

9

convierte en Clinker, el cual contiene todos los componentes del cemento, excepto el sulfato de calcio, que se le agrega como ingrediente final.

El cemento Portland es por lejos el cemento más importante de unión de material en términos de calidad producida, es utilizado en casi todos las operaciones de cementación de pozos. Las condiciones a las cuales el cemento Portland es expuesto en un pozo difieren significativamente de aquellos encontrados a condiciones ambientales durante operaciones de construcción. Es el ejemplo típico de un cemento hidráulico: fragua y desarrolla resistencia a la compresión como resultado de la hidratación, la cual involucra reacciones químicas entre el agua y los componentes presentes en el cemento. El cemento Portland es manufacturado para alcanzar ciertos estándares químicos y físicos que dependerán de su aplicación. Para fomentar el entendimiento entre los fabricadores de cemento, un sistema de clasificación ha sido establecido por varios grupos de s. El mejor sistema conocido son aquellos del American Society for Testing and Materias (ASTM) y el American Petroleum Institute (API). 1.3.

CEMENTO API. (AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE)4

La industria petrolera compra cementos fabricados predominantemente conforme a las clasificaciones API como se publicaron en las normas API 10. Estos datos han sido publicados anualmente por el Instituto Americano del Petroleo en Dallas Texas, desde 1953. Las diferentes clases de cementos API para su empleo a temperaturas y presiones de fondo de pozo están definidas por las normas API 10. Cemento clase A Está diseñado para emplearse a 6,000 pies (1,830 m) de profundidad como máximo, con temperatura de 77oC, y donde no se requieren propiedades especiales.

4 Ing. Arturo López. Op. cit. p. 18

10

Cemento clase B Diseñado para emplearse hasta los 6,000 pies (1,830 m) de profundidad, con temperatura de hasta 77oC, y en donde se requieren moderada resistencia a los sulfatos. Cemento de clase C Está diseñado para emplearse hasta los 6,000 pies (1,830 m de profundidad como máximo, con temperaturas de 77oC, donde se requiere alta resistencia a la compresión temprana; se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos. Cemento clase D Este cemento se usa desde los 6,000 pies (1,830 m) hasta los 10,000 pies (3,050 m) de profundidad con temperatura de hasta 110 C y presión moderada. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos. Cemento clase E Este cemento se usa desde los 6,000 pies (1830 m) hasta los 14,000 pies (4,270 m) de profundidad con temperaturas de 143 C y alta presión. Se fabrica en moderada y alta resistencia a lo sulfatos. Cemento clase F Este cemento se usa desde los 10,000 pies (3,050 m) hasta los 16,000 pies (4,880 m) de profundidad con temperaturas de 160C, en donde existe alta presión. Se fabrica en moderada y alta resistencia a los sulfatos. Cementos clase G y H Comúnmente conocidos como cementos petroleros, son básicos para emplearse desde la superficie hasta los 8,000 pies (2,440 m) tal como se fabrican. Pueden modificarse con aceleradores y retardadores para usarlos en un amplio rango de condiciones de presión y temperatura.

Tabla N° 01: Clasificación de Cementos API Fuente: Ing. Arturo López.

11

1.4.

CARACTERISTICAS IMPORTANTES DE LAS LECHADAS5

Los cementos de clasificación API tienen propiedades físicas específicas para cada clase de cemento, mismas que básicamente definen sus características. 1.4.1. DETERMINACIÓN DEL AGUA LIBRE. Para los cementos clase G y H, no se debe exceder al 1.4 %. Para los otros tipos de cemento no hay requisitos. Para los pozos horizontales el agua libre deber ser 0 cc. Esto se consigue agregando aditivos principalmente reductor de filtrado. 1.4.2. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN El cemento requiere de una determinada resistencia a la compresión para soportar la cañería. El cemento al fraguar genera resistencia a la compresión, lo cual es necesario para soportar la cañería, muchos trabajos de investigación han demostrado que un anillo de 10 pies de longitud y solamente 8 psi de resistencia a la tensión puede soportar hasta 200 pies de cañería, aun bajo condiciones pobres de adherencia. Como regla se tiene que la R.T. es de 8 a 10 veces mayor que la resistencia a la compresión. Ejm. 10 psi de R.T.= 100 psi de R. Compresión. En la industria se acepta que 500 psi de resistencia a la compresión, garantiza continuar con las operaciones después de realizar la cementación. Para decidir cuánto tiempo se esperará para que el cemento se fragüe, es importante: 1. Conocer cuan fuerte debe ser el cemento antes que la perforación puede empezar.

5 Ing. Arturo López, Op., cit. pp. 41-73

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2. Entender las características de desarrollo de la dureza de los cementos en uso común. Para aplicar la información de dureza o fuerza del laboratorio apropiadamente y para establecer un tiempo WOB razonable, se debe tener conocimiento de temperatura de curado de fondo de pozo. La temperatura de curado de cemento, sin embargo, seguramente casi no igualará a la temperatura de formación, de hecho casi esto no tiene un valor constante. Esto es gobernado por un complejo grupo de variables, incluyendo las temperaturas del fluido de perforación, lechada de cemento y el fluido desplazado, tanto como el calor de hidratación del cemento.

Tabla N° 02:

Fuerza compresiva del cemento G y H. Fuente: Ing. Arturo López.

Las siguientes observaciones revelan que la fuerza del cemento para sostener la cañería está basada en el estudio y la experiencia de campo:

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1. Alta dureza del cemento no es siempre requerida para sostener la cañería durante la perforación y con un incremento de la densidad de la lechada, el tiempo requerido para desarrollar una adecuada fuerza compresiva es disminuido. 2. La densificación incrementa tanto la dureza como el calor de hidratación del cemento. 3. Las lechadas de cemento con excesivas relaciones de agua resultaran un débil cemento fraguado y por eso se deben evitar alrededor de la parte baja de la cañería. 4. Con la selección de los cementos apropiados y con buenas prácticas de cementación, el tiempo WOC

para cañería de superficie pueden ser

reducidas de 3 a 4 horas bajo condiciones veraniegas y de 6 a 8 horas en condiciones de invierno.

Figura N°02:

Desarrollo de la dureza del Cemento. Fuente: Ing. Arturo López.

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1.4.3. TIEMPO DE BOMBEABILIDAD O DE ESPESAMIENTO Una de las mayores preocupaciones cuando vamos a realizar una cementación es conocer porque tiempo puede estar bombeable la lechada, para contestar a esta pregunta el API, nos recomienda el ensayo de determinación del tiempo de bombeabilidad, el cual realiza el consistómetro presurizado en el cual podemos simular las condiciones de F.P.,(500 F y hasta 40000 psi). El consistómetro es esencialmente un recipiente cilíndrico que contiene a la lechada dentro de este cilindro hay unas paletas estacionarias, todo está cerrado en una cámara de presión, que tiene un aceite mineral recomendado por el API, esta cámara esta provista de un sistema de calentamiento que eleva la temperatura en 5 F/min., el recipiente gira a 150 rpm, la consistencia de la lechada está indicada por la deformación de un resorte calibrado que está conectado a la paleta que está en o con la lechada. Mientras aplicamos calor y presión la lechada ca ganando consistencia que se transmite al resorte, este resorte lo transforma en voltios. El límite de bombeabilidad de la lechada es cuando el equipo alcanza los 100 Bc. (Unidades de barden o unidades de consistencia). Se sabe que cuando tenemos 11 voltios corresponde a 100 Bc. También conocemos que cuando tenemos 8 voltios tenemos 70 Bc. Es importante saber que para la determinación del tiempo de bombeabilidad es la temperatura de circulación y no la estática de fondo pozo, se utiliza la temperatura de circulación por el hecho de que antes de bombear la lechada se tiene que circular para acondicionar el lodo por lo menos unas 6 horas como mínimo y esto hace que la temperatura de fondo del pozo sea la de circulación.

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Figura N°03: Tiempo de bombeabilidad Fuente: Schlumberger, Reporte de laboratorio.

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1.4.4. AGUA PARA LECHADAS La función principal del agua en una lechada de cemento es humedecerlo y transportar la lechada al E.A. Muchos trabajos de cementación han salido mal por las impurezas que tenía el agua. Idealmente el agua para preparar la lechada debería estar limpia y clara libre de químicos solubles, arena, limo, material orgánico soluble o cualquier otro contaminante; esto no siempre es posible dado que las fuentes de agua en los pozos es de distintas fuentes, sin embargo aguas hasta con 500 ppm de solidos suspendidos pueden ser utilizadas sin problemas. En la cementación primaria, la lechada de cemento debe tener una viscosidad o cedencia que permita el desplazamiento del lodo más efectivo del E.A., y nos permita una buena adherencia entre la formación y la cañería. Para alcanzar esto, la mayor parte de las lechadas son mescladas con una cantidad de agua que proporciona un volumen fraguado igual al volumen de mezcla sin la separación libre de agua. El tamaño de partícula, área de superficie, y todos los aditivos influencian en la cantidad de agua requerida para que la mezcla alcance una viscosidad particular a una lechada dada. Estas cantidades de agua son dadas en términos específicos, definidas como siguen: 

Agua máxima: Es la cantidad de agua para la mezcla de cualquier composición de cemento que dará un volumen al fraguado igual al volumen de lechada con más de 1 ½ % de agua libre separada.



Agua normal: Es la cantidad de agua mezclada que alcanzará una consistencia de 11 Bc. Medida en un probador de tiempo de espesamiento atmosférico después de 20 minutos de agitación. El agua normal es a veces llamada agua óptima porque provee una buena bombeabilidad de la lechada.



Agua mínima: Es la cantidad de agua mezclada que dará una consistencia de 30 Bc luego de 20 minutos de agitación. Esta nos dará una lechada bastante espesa que puede ser usada para controlar pérdidas de circulación.

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1.4.5. DENSIDAD DE LA LECHADA La densidad de la lechada es una propiedad muy importante, debemos medirla en el campo de la manera más exacta posible. Las lechadas de cemento pueden prepararse en gran rango de densidad, va depender de cada situación de los pozos (principalmente, si la cañería a cementar estará en formaciones con presiones porales subnormales o anormales). 1.4.6. CONTROL DE FILTRADO El control de filtrado de las lechadas de cemento es muy importante en pozos profundos, durante la cementación de liner, para efectuar cementaciones a presión SQUEZZE, o cuando vamos a cementar la cañería de producción, la lechada que está frente a zonas potencialmente productoras de hidrocarburos debe tener un bajo filtrado. La pérdida de filtrado de una lechada en una zona permeable puede originar debido a la perdida de agua, que la lechada levante su reología, va originar inmediatamente un revoque grueso, que puede cambiar el tipo de flujo de la lechada. Los factores que influyen en la perdida de filtrado de la lechada es la presión, la temperatura, la permeabilidad del revoque, la permeabilidad del reservorio. 1.4.7. PERMEABILIDAD Aunque se dé solo un leve énfasis a la permeabilidad del cemento fraguado durante el diseño de la lechada de cemento, hay formas de medirla tanto para agua como para gas. El API ha especificado un sistema estándar que involucra el uso de un permeabilimetro. Los cementos fraguados tienen muy poca permeabilidad, de hecho más bajas que las formaciones mayormente productoras. Datos han mostrado que a temperaturas menores de 200 F. la permeabilidad del cemento decrece con el tiempo y la temperatura, después de 7 días la permeabilidad es usualmente muy baja como para medirla.

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1.5.

ADITIVOS DEL CEMENTO Y SU FUNCIÓN6

1.5.1. ACELERADORES Son productos químicos que reducen el tiempo de fraguado de los sistemas de cemento. Incrementan la velocidad de desarrollo de resistencia compresiva. Estos aditivos químicos acortan el tiempo de bombeo e incrementan el desarrollo de resistencia compresiva; disminuyendo el tiempo al equipo de perforación. Los aceleradores de mayor aplicación son: 

Cloruro de calcio (CaCl2): Esta se dosifica del 2 al 4% por peso de cemento, dependiendo del tiempo de bombeo que se desea obtener. Es el producto que exhibe mayor control en el tiempo bombeable.



Cloruro de sodio (NaCl): Actúa como acelerador en concentraciones de hasta un 10% por peso de agua, entre el 10 y 18% produce un tiempo de bombeo similar al obtenido con agua dulce. A concentraciones mayores del 18% causa retardamiento. La típica concentración de acelerador es del 2 al 5% por peso de agua.



Sulfato de calcio (CaSO4): Es un material que por sí mismo posee características cementantes y tienen fuerte influencia en expandir el cemento fraguado; como acelerador se dosifica basándose en el tiempo que se desea y la temperatura a la cual va a trabajar. Su concentración varía del 50 a 100% por peso del cemento.

1.5.2. RETARDADORES DEL FRAGUADO DE CEMENTO Son productos químicos que prolongan el tiempo de fraguado inicial de las lechadas de cemento y brindan la posibilidad de trabajar el cemento en un amplio rango de temperatura y presión en pozos profundos, las altas temperaturas reducen el

6 SCHLUMBERGER, (2007). Aditivos de cementación, 4 RB 11/10/2007

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tiempo de bombeabilidad de las lechadas de cemento. Los retardadores se usan para prolongar el tiempo de bombeabilidad y evitar los riesgos del fraguado prematuro. Para temperaturas estáticas por encima de 260 –275 oF. Se deben medir los efectos de los retardadores a través de pruebas piloto. Los tipos más comunes de retardadores son lignosulfonatos de sodio y calcio no refinados. (SR2 y SR-6) 

Lignosulfonatos: Se componen de sales de ácidos lignosulfónicos de sodio y calcio. Son polímeros derivados de la pulpa de la madera. Usualmente son compuestos no refinados y contienen varias cantidades de compuestos sacaroides con un peso molecular promedio de 20.000 a 30.000. Los retardadores de lignosulfonatos son efectivos con todos los cementos y se dosifican en un rango de 0,1 – 1,5 % por peso de cemento. Son efectivos hasta 250 ºF (122 ºC) de temperatura de circulación en el fondo del pozo y hasta 600 ºF (315 ºC) cuando se mezcla con borato de sodio. Los retardadores de lignosulfatos han sido usados muy exitosamente, retardan toda clase de cemento API, en profundidades de 12000 a 14000 pies o en rangos de temperatura de 260 a 290 OF. Estos también han sido usados para incrementar la bombeabilidad de los cementos API clase “D” y “E” en pozos de alta temperaturas (300 OF)



Ácido Hidroxilcarboxilicos: Los ácidos hidroxilcarboxilicos contienen grupos Hidroxilicos (OH) y carboxílicos (CHn) en su estructura molecular. Son retardadores poderosos y se aplican a un rango de temperatura de 200 ºF (93ºC) – 300 ºF (143 ºC). Otro ácido hidroxilcarboxilicos con un fuerte efecto retardante, es el ácido cítrico. Este también es efectivo como dispersante de cemento, normalmente se usa en concentraciones de 0,1 – 0,3 % por peso de cemento.



Organofosfonatos: Se aplican a temperaturas de circulación tan altas como 400 ºF (204 ºC). Presentan insensibilidad a variaciones sutiles de la composición del cemento y tienden a bajar la viscosidad de lechadas densificadas. 20

1.5.3. EXTENDEDORES Son materiales que reducen la densidad de las lechadas de cemento y/o reducen la cantidad de cemento por unidad de volumen por producto fraguado. Los extendedores se usan para reducir la densidad de la lechada en lugares donde la hidrostática generada por la lechada excede la resistencia a la fractura de ciertas formaciones. Al reducir la densidad del cemento la generación de la resistencia a la compresión inmediata también se reduce y el tiempo de bombeabilidad se incrementa. El uso de estos aditivos permite añadir más agua de mezcla y por lo tanto incrementa la cantidad de lechada a ser producida por cada saco de cemento (por tal motivo también son llamados extendedores). Los aditivos reductores de densidad más comunes son: 

Bentonita (2 – 16%): Es por mucho el aditivo más comúnmente usado para reducir la densidad de la lechada de cemento. Requiere el 5.30% de agua de su propio peso; es decir 5,3 litros de agua por kg de bentonita, se puede dosificar hasta un 16% por peso de cemento sin que perjudique al cemento fraguado. Con la bentonita la densidad de la lechada se puede bajar hasta 11.5 lpg. Puzolanas: Son cenizas volcánicas que por sí solas no tienen características cementantes, pero que mezcladas con cemento, reaccionan con la cal libre del cemento. Puede ser usado en mezcla de 50/50 con cementos Portland. Resultando en un ligero decremento de la resistencia a la compresión y un incremento en la resistencia a los sulfatos.



Tierras Diatomeas (10 – 40%): Su gran área superficial de las tierras diatomeas permiten mayor absorción de agua y producen una lechada de baja densidad (por debajo de 11 lb/gal)



Nitrógeno: Se inyecta nitrógeno al cemento con agentes espumantes para la estabilización, se pueden obtener densidades de hasta 6 lpg, presentan buena resistencia a la compresión.



Esferas livianas, cerámicas o de vidrio: Con estas esferas se pueden obtener densidad bajas de hasta 8 lpg.

21

1.5.4. DENSIFICANTES Son materiales químicos inertes, de alto peso específico y que manejan poca agua. Estos materiales son usados cuando se realizan operaciones de cementación en zonas sobre presurizadas. Los Densificantes más comunes usados son: 

Barita (Sulfato de Bario): Usados para alcanzar densidades de lechada por encima de las 18 lb/gal. Tienen una gravedad específica de 4,23 y requiere 22% de agua de su propio peso. Este aditivo puede causar una reducción en la resistencia a la compresión y en el tiempo de bombeabilidad. Se dosifica de 20 – 40 % por peso de cemento.



Hematita (Fe2O3): La alta gravedad específica de la hematita puede usarse para elevar la densidad de la lechada hasta 22 lb/gal. Tienen una gravedad específica de 5 y requiere el 3% de agua de su propio peso. Se emplea hasta el 50% por peso de cemento, dependiendo del peso que se desea obtener. La hematita reduce significativamente el tiempo de bombeabilidad de las lechadas y además requiere el uso de aditivos reductores de fricción.



Arena: Arenas seleccionadas (40 – 60 mesh) pueden generar un incremento de 2 lb/gal en la lechada de cemento.

Tabla N° 03: Variación de la lechada con algunos aditivos Fuente: SCHLUMBERGER, Aditivos de Cementación.

22

1.5.5. DISPERSANTES Productos químicos que reducen la viscosidad de las lechadas de cemento y son añadidos para mejorar las propiedades de flujo de las lechadas. Ayudan a obtener regímenes turbulentos con caudales bajos de bombeo y reducen la fricción entre granos y las paredes. De acuerdo a investigaciones se ha demostrado que la mayor eficiencia en la limpieza del lodo del espacio anular se logra en régimen turbulento; es decir, cuando la lechada de cemento y los colchones de limpieza se desplazan a una velocidad tal que corresponda a un numero de Reynolds de 3.000 – 4.000 o mayor, en función de las características reológicas n y k. Generalmente, son sales de ácidos grasos y se dosifican del 0,2 – 2,5 % por peso de cemento. Polímeros: En dosificaciones de 0,3 – 0,5 lb/Sx de cemento. Sal: En dosificaciones de 1 – 16 lb/Sx Lignosulfonatos de Calcio: En dosificaciones de 0,5 – 1,5 lb/Sx 1.5.6. CONTROLADORES DE FILTRADO Son materiales que controlan la pérdida de la fase acuosa de los sistemas de cemento, frente a zonas permeables. Se usan para prevenir la deshidratación de las lechadas de cemento y evitar un fragüe prematuro. Generalmente los reductores de filtrado son productos derivados de celulosa. El valor del filtrado estipulado por el API varía de acuerdo con el tipo de operación a realizar: Cementación de Tubería de Revestimiento: No mayor a 200 cm3 cada 30 minutos. Cementación de Tubería Corta (Liner): No mayor a 50 cm3 cada 30 minutos. Cementación Forzada: De 30 a 50 cm3 cada 30 minutos.

23

El valor del filtrado API se mide en cm3 a 30 minutos bajo una presión diferencial de 1000 psi. Los aditivos más comunes son: Polímeros Orgánicos (Celulosas): Se usa en dosificaciones de 0,5 - 1,5% Carboximetil Hidroxietil Celulosa (CMHEC): Es el aditivo más ampliamente usado como controlador de filtrado y se usa en dosificaciones de 0,3 – 1,0% 1.5.7. CONTROLADORES DE PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN. Son materiales que controlan la pérdida de cemento hacia zonas débiles de la formación o fracturas. Estos requieren de un enfoque combinado tales como: Reducir la densidad, reducir la presión de fricción, además de agregar partículas para control de pérdida. Entre estos materiales tenemos: Granulares: Carbón, caucho picado, cascara de nuez. Escamas: Celofán, polietileno. Fibras: Fibras sintéticas, estas actúan como mallas evitando que el cemento pase hacia la formación. 1.5.8. ADITIVOS ESPECIALES Es la miscelánea de aditivos complementarios para la cementación, tales como antiespumantes, controladores de la regresión de la resistencia compresiva, etc. 

Harina de sílice: Estos agentes evitan la regresión de la resistencia a la compresión por efectos de la temperatura. Son silicatos de alta pureza, con una textura que va de malla 100 a 325 para poder tener una distribución grande y homogénea en el cuerpo del cemento. Normalmente se dosifican al 35% por peso de cemento y requiere el 40% de agua de su propio peso, para la malla 325, para la malla 100 no requiere 24

agua. En pozos geotérmicos con temperatura mayores (hasta 600 ºF (315 ºC)), se emplea harina de sílice al 50% (malla 325). 

Antiespumantes: El cemento tiende a entrampar una gran cantidad de aire, propiciando un erróneo control de la densidad, asimismo algunos productos químicos ayudan a mantener el aire dentro de la mezcla y dificulta el trabajo de las bombas de alta presión con que se maneja esta para ser bombeada al pozo. El problema se minimiza mediante el uso de los agentes antiespumantes, lo que eliminan la mayor parte de las burbujas de aire entrapadas. Generalmente son sales orgánicas ácidas de solubilidad media y se dosifican del 0,2 – 0,3% por peso de cemento.

1.6.

CLASIFICACION DE LA CEMENTACION7

Se clasifican de acuerdo con los objetivos que se persiguen en: 1.6.1. CEMENTACIÓN PRIMARIA. La cementación primaria es la técnica que consiste en colocar lechada de cemento en el espacio anular entre la tubería de revestimiento y la formación. El cemento se endurece para formar un sello hidráulico en el pozo previniendo la migración de los fluidos de formación en el espacio anular. Los objetivos de la cementación primaria son: 

Proporcionar aislamiento entre las zonas del pozo que contienen gas, aceite y agua.



Soportar el peso de la propia tubería de revestimiento.

7 Ingeniería de Cementaciones. Tomo 07, pp.4-5

25



Reducir el proceso corrosivo de la tubería de revestimiento con fluidos del pozo y con los fluidos inyectados de estimulación.



Evitar derrumbes de la pared de formaciones no consolidadas.



El objetivo principal es obtener sellos hidráulicos efectivos en las zonas que manejan fluidos a presión. Para lograrlo es indispensable mejorar el desplazamiento del lodo de perforación del tramo del espacio anular que se va a cementar, consiguiendo así una buena adherencia sobre las caras de la formación y de la tubería de revestimiento, sin canalizaciones en la capa de cemento y con un llenado completo.

1.6.2. CEMENTACIÓN FORZADA (CF) La cementación forzada es definida como el proceso de forzar lechada de cemento, bajo presión, a través de agujeros o fisuras en la tubería de revestimiento o espacio anular. Cuando la lechada de cemento es forzada hacia una formación permeable, las partículas sólidas se infiltran en la cara de la formación, la fase acuosa entra en la matriz de la formación. Un diseño apropiado de cementación forzada hace como resultado que el cemento rellene las aberturas entre la formación y la tubería de revestimiento. Los objetivos de la cementación forzada son: 

Mejorar el sello hidráulico entre dos zonas que manejan fluidos.



Corregir la cementación primaria en la boca de tubería corta, o en la zapata de una tubería cementada.



Eliminar la intrusión de agua al intervalo productor.



Reducir la relación gas-aceite.



Sellar un intervalo explotado.



Sellar parcialmente un intervalo que se seleccionó incorrectamente.

26



Corregir una canalización en la cementación primaria.



Corregir una anomalía en la tubería de revestimiento.

1.6.3. TAPONES DE CEMENTO. Los tapones comprenden de cierto volumen de lechada de cemento, colocado en el agujero o en el interior de la tubería de revestimiento. Los objetivos de los tapones de cemento son: 

Desviar la trayectoria del pozo arriba de un pescado o para iniciar la perforación direccional.



Taponar una zona del pozo o taponar el pozo.



Resolver un problema de pérdida de circulación en la etapa de perforación.



Proporcionar un amarre en la prueba del pozo.

1.7.

ESPACIADORES

Durante el desplazamiento parte de la lechada se contaminará con lodo de perforación. El efecto de la contaminación altera las diferentes propiedades del cemento, los efectos de la contaminación son minimizados al bombear espaciadores antes de la lechada principal. Antes

de

bombear

cualquier

lechada,

usualmente

se

bombearan

limpiadores/espaciadores, limpiadores detergentes, y una pastilla de viscosidad. El propósito de los espaciadores es el de: 

Separar físicamente el lodo del cemento – no pueden existir problemas de compatibilidad.



Remover la película de lodo en la pared del espacio anular – se prefiere un régimen de flujo turbulento.

27



Dejar mojada la tubería de revestimiento y la formación.



Proveer menos hidrostática de cabeza, es decir, reducir las presiones de bombeo – aceite o agua.

Características del Espaciador 

Características de pérdida de control de fluido (reducir las presiones de bombeo).



Se prefiere un régimen de flujo turbulento para generar un desplazamiento y erosión del enjarre de pared, eficiente.



Un mínimo de tiempo de o de 10 minutos, es considerado suficiente y determinará el volumen bombeado.



Bajo condiciones de flujo laminar, la densidad y presión de fricción del espaciador debería ser mayor que la del fluido desplazado.

1.8.

LECHADA DE CEMENTO.

Las lechadas de cemento son suspensiones altamente concentradas de partículas sólidas en agua. El contenido de sólidos de una lechada de cemento puede llegar hasta un 70%. La reología de la lechada de cemento está relacionada con la del líquido de soporte, la fricción volumétrica de los sólidos (volumen de partículas/volumen total) y la interacción entre las partículas como se muestra en la Figura 04. En una lechada de cemento, el fluido intersticial es una solución acuosa de varias clases de iones y aditivos orgánicos. Por lo tanto, la reología de la lechada difiere de la reología del agua.

28

Figura N°04: Interacción de las partículas Fuente: Ing. Arturo López.

1.9.

TÉCNICAS DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA

Las técnicas de la cementación primaria son las mismas sin importar el tamaño ni el propósito de la sarta de revestimiento. La lechada de cemento es bombeada dentro de la sarta de revestimiento para ser cementada, sale por el fondo de la sarta de revestimiento y desplaza el lodo de perforación mientras sube por el espacio anular. Los detalles pueden variar dependiendo la tubería de revestimiento que se está cementando. Para lograr un buen desarrollo operativo en cada una de las etapas de la cementación primaria se deben conocer. Conceptos técnicos básicos del tema. Así es necesario adentrarse en temas como: 

Especificaciones de tuberías de revestimiento que se utilizan en el área de trabajo



Diseño de tuberías de revestimiento por cargas máximas

29



rios y equipos de flotación para tuberías superficiales, intermedias, explotación y complementos.



Apriete computarizado



Anclaje de las tuberías



Lechadas de cemento para las diferentes cementaciones



Empacadores recuperables y permanentes



Manejo de H2O y CO2 en las cementaciones



Uso de empacadores en tuberías de explotación



La información del pozo se consigue de su expediente y es la base para diseñar la sarta de la tubería de revestimiento por cementar. Con la información del diseño, el ingeniero de campo verifica en el pozo que los materiales recibidos correspondan al diseño.

1.10. CLASIFICACIÓN DE LAS CAÑERÍAS DE REVESTIMIENTO. Una serie de cañerías de revestimiento son necesarias para completar un pozo y producir los fluidos necesarios eficazmente. El diseño del programa de cañería depende de factores tales como: 

Profundidad



El tamaño del agujero donde la cañería de revestimiento va hacer colocada



La columna de lodo y la presión de formación



La condición de la formación



Los objetivos de la perforación

30

1.10.1.

CAÑERÍA CONDUCTORA

La cañería conductora es usualmente la primera y la más pequeña sarta de revestimiento. Su propósito es de proteger arenas superficiales de ser contaminadas por los fluidos de perforación, prevenir derrumbes los cuales ocurren fácilmente en la superficie porque el suelo no está consolidado, la cañería conductora también sirve como canal para elevar los fluidos de circulación lo suficientemente alto para retornar al sistema de lodos de perforación. Esta cañería presenta un diámetro exterior de 20” a 30” y alcanza una profundidad de 40 a 100 pies. Esta cañería se cementa hasta superficie. (Ver figura 3).

Figura N°05: Cañería conductora Fuente: Ingeniería de Cementación

En un trabajo de cementación de cañería de revestimiento poco profundo, los derrumbes y pérdidas de circulación algunas veces previenen al cemento llegar

31

hasta la superficie. Bajo estas condicione, usar procedimientos normales, la cantidad de cemento a ser utilizado es estimado antes del trabajo. 1.10.2.

CAÑERÍA SUPERFICIAL

La segunda sarta de cañería de revestimiento sirve para asegurar las formaciones no consolidadas y acuíferos encontrados a profundidades poco profundas. Además de mantener la integridad del agujero, la tubería superficial previene la contaminación de las aguas subterránea, por las salmueras, gas, petróleo y los fluidos de perforación. (Ver figura 06)

Figura N°06: Cañería superficial Fuente: Ingeniería de Cementación

En ciertas ocasiones la cañería de revestimiento superficial es la primera sarta en la cual el preventor de reventones es conectado. Por lo tanto debe ser lo

32

suficientemente fuerte para soportar el peso del preventor de reventones y de resistir la presión del gas o de los fluidos que puedan ser encontrados. La cañería de revestimiento superficial debe tener la suficiente resistencia para soportar el peso de las siguientes sartas de revestimiento y tubulares de producción, y de proveer un sólido anclaje para la cabeza del revestidor. Esta tubería presenta un diámetro interior fe 7” a 20” y alcanza una profundidad de hasta 4500 pies. Esta cañería generalmente se cementa hasta la superficie. 1.10.3.

CAÑERÍA DE REVESTIMIENTO INTERMEDIA

La cañería de revestimiento intermedia es necesaria para mantener la integridad del agujero lo más segura mientras se alcanzan mayores profundidades. Esta cañería presenta un diámetro exterior de 7” a 11 3⁄4” y puede alcanzar profundidades variables. 1.10.4.

CAÑERÍA DE PRODUCCIÓN

Cementar esta cañería de revestimiento es uno de los principales objetivos cuando se perfora un pozo. Esta sarta de revestimiento sirve para aislar el reservorio de fluidos indeseables en la formación productora y por otras zonas penetrables por el pozo. Es la cubierta protectora para los equipos de producción que se implementaran en el pozo. Esta cañería presenta un diámetro exterior de 2 3⁄8“a 7”. Generalmente es cementada de manera parcial o en algunos casos total, según criterio técnico. La cañería de producción normalmente corrida y cementada a través de la zona a ser producida luego es perforada para permitir la comunicación con la formación. Algunas veces es colocada justo por encima de la zona a ser producida con una completación a hueco abierto. La cañería de producción normalmente es la última tubería de revestimiento a ser colocada. Puede ser sometida para maximizar la presión y temperatura del pozo, y debe ser diseñada para resistir dichas condiciones.

33

1.11. EQUIPOS DE CEMENTACIÓN 8 Los equipos de cementación consisten en una amplia variedad de dispositivos mecánicos los cuales son utilizados para mejorar las operaciones de cementación primaria. Los equipos son permanentemente colocados sobre o por dentro de la tubería de revestimiento. Los equipos más comunes son: 

zapato guía.



equipo de flotación.



Tapones.



Centralizadores.

1.12.1.

ZAPATO GUÍA

Los zapatos guías son la forma más básica, no contienen válvulas Check Son usados para proteger la parte baja de la tubería de revestimiento. Muchos tipos de zapata guía ofrece una nariz redondeada para guiar la tubería a través de las patas de perro o restricciones en el agujero. De todos modos un modelo regular de zapato guía no tiene una nariz redondeada, y no es recomendado para agujeros desviados. Simplemente refuerza los bordes inferiores de la tubería de revestimiento y provee de un bisel hacia dentro para guiar subsecuentemente herramientas de perforación.

La nariz del zapato de aluminio incluye aletas helicoidales que incluye una sección que actúa como remolino para limpiar y elevar los detritos que se encuentran alrededor del zapato guía y mejora la colocación de la lechada de cemento.

8 Ingeniería de Cementaciones. Tomo 07. Op. cit. p. 97.

34

Los zapatos guías son generalmente utilizados tanto a poca profundidad como a profundidades moderadas con un collar flotador. Los zapatos guías son utilizados por debajo del collar flotador. (Ver figura 7)

Figura N°07: Zapato Guía. Fuente: Ing. Arturo López.

1.13.2.

EQUIPO DE FLOTACIÓN

La demanda de una cañería de revestimiento más pesada y de mayor longitud incrementa el peso, preocupando por tal motivo el estrés y la fatiga de la torre de perforación. Los equipos de flotación reducen el esfuerzo de la torre de perforación ya que induce la flotación o incrementa la flotabilidad de la cañería de revestimiento. El equipo de flotación como se muestra en la Figura 8 consiste especialmente en zapatos y collares que contienen válvulas check que sirven para prevenir que los fluidos del pozo entren en el equipo. Cuando la cañería de revestimiento es bajada al pozo, el gancho de carga o el peso colgante es reducido por el peso del fluido desplazado.

35

La cañería de revestimiento es llenada desde la superficie, y el gancho de carga o la cantidad de flotabilidad son controlados monitoreando el controlador de peso. La frecuencia de llenado se lo realiza generalmente de cada 5 a 10 juntas; pero sin embargo, algunas cañerías de revestimiento de gran diámetro o de paredes pequeñas pueden requerir un llenado más frecuente para prevenir el colapso de la misma. Para un llenado apropiado de la cañería debe ser bajada a un rango lento y estable para prevenir un daño por presión contra sobretensiones.

Figura N°08: Equipos de flotación. Fuente: Ing. Arturo López.

Una vez que la cañería de revestimiento ha llegado a su destino es llenada, y la circulación es establecida para empezar a reacondicionar al pozo. La circulación del lodo de perforación de un volumen equivalente a un pozo es típicamente requerido; de todas formas, para optimizar el lodo y pozo para las condiciones de cementación, algunos programas de perforación requieren por lo menos unas 20 horas de circulación. Dichos grandes volúmenes, el bombeo y el desplazamiento del

36

cemento, tienden a causar un desgaste excesivo que incrementa un frecuente desgaste de la válvula flotadora. Una vez que el cemento ha sido desplazado la válvula flotadora debe de prevenir el retorno de flujo hacia la cañería de revestimiento. Si la válvula flotadora falla la presión superficial y contención son necesarios. Aplicar presión superficial es indeseable, porque expande la tubería de revestimiento mientras el cemento se endurece. Cuando la presión es liberada, la cañería de revestimiento se relaja causando un micro-anillo entre la cañería y el cemento. Otras razones para elegir un equipo de flotación: 

Las válvulas flotadoras son simples, no requiere una operación de disparo para iniciar las funciones de la válvula Check.



Ya que todos los fluidos desplazados deben subir por el espacio anular, el lodo debe ser agitado continuamente y condicionado.



Los pozos desviados pueden ser claramente indicados y controlados.



La cañería de revestimiento puede ser llenada con un lodo bien condicionado y limpio para la cementación.

La contra sobretensión es generada cada vez que la cañería es elevada y bajada, es el producto de la inercia y la resistencia al flujo del fluido de desplazamiento. La sobretensión combinado con el diferencial hidrostático puede exceder el colapso de la cañería o la presión de fractura de la formación, causando pérdida de lodo o un daño permanente a la formación. Otros rios tales como los centralizadores y raspadores pueden incrementar una resistencia al flujo, y deben ser considerados cuando se determina una velocidad de descenso segura. 1.13.3.

Equipo de auto llenado

Zapatos y collares de auto llenado contienen válvulas Check similares a las usadas en el equipo de flotación. Sin embargo las válvulas Check son modificadas en

37

posición abierta para permitir el llenado y la circulación inversa como se muestra en la Figura 9. El llenado continuo de la tubería de revestimiento ahorra tiempo y reduce la presión de irrupción asociada con el equipo de flotación. Las válvulas son usualmente diseñadas para reducir el sobre flujo del fluido de control en la cañería de revestimiento mediante la regulación de la velocidad de llenado para una velocidad de introducción. A una velocidad promedio de introducción de la cañería de una pieza por minuto, el nivel del fluido en el interior de la cañería debe permanecer una o dos piezas por debajo del nivel anular. Los sobre flujos aún pueden ocurrir si se excede la resistencia de flujo anular y la resistencia interna al flujo de la válvula.

Figura N°09: Equipos de Auto llenado Fuente: Ing. Arturo López.

38

1.13.4.

EQUIPO DE LLENADO DIFERENCIAL

Estos equipos están diseñados para llenarse automáticamente y regular el nivel del fluido dentro de la cañería de revestimiento (Ver figura 10). La mayoría de las unidades de llenado diferencial (zapatas o collares), mantendrán la cañería aproximadamente a un 90% de su capacidad con respecto al nivel del fluido en el anular. Cuando ambos, zapata y collares, son usados, la cañería de revestimiento debe permanecer aproximadamente a 81% de su llenado.

Figura N°10: Equipo de llenado diferencial Fuente: Ing. Arturo López.

39

1.13.5.

EQUIPO DE CEMENTACIÓN DENOMINADO INNER STRING O

SARTA INTERIOR. Es una técnica típicamente usada con cañería de revestimiento de diámetro grande, en donde la sarta de la tubería de perforación es colocada dentro de la sarta de cañería de revestimiento como un conductor para bombear fluidos de la superficie al anular entre las dos sartas (anular con la cañería de revestimiento). El equipo de cementación con sarta interior proporciona un medio para recibir y sellar la tubería de perforación pozo abajo tal como se muestra en la figura 11. Este equipo también es conocido como equipo “Stab-in”.

Figura N°11: Equipo Stab-in Fuente: Ing. Arturo López.

40

1.13.6.

CENTRALIZADORES

Una de las grandes necesidades en la tecnología de las cementación es el centrado de las cañerías de revestimiento que se van a cementar, debido a la falta de eficiencia en el desplazamiento del fluido de control obtenido cuando no se tiene un centrado aceptable de la cañería, respecto a la geometría del pozo. En cañerías no centradas se presentan áreas restringidas al flujo, que se conservan en estas bolsas de lodo de alto grado de gelificación y con alto contenido de recortes. Cuando se coloca la lechada de cemento en estas áreas, las bolsas de lodo no son removidas, aunque el cemento viaje en régimen turbulento, es por eso que se colocan centralizadores.

Figura N°12: Centralizadores. Fuente: Ing. Arturo López.

1.13.7.

RASPADORES

Son dispositivos externos diseñados para remover la costra del lodo del agujero, se encuentran en dos tipos generales, raspadores reciprocantes y rotativos. Los raspadores reciprocantes consisten en cables radiales en un collar, son diseñados para remover lodo por reciprocación de la cañería. Los raspadores rotatorios son

41

barras estáticas que contienen cables similares y son adheridas a lo largo de la tubería de revestimiento para remover el lodo mientras rota la tubería. Los raspadores son más efectivos cuando la cañería de revestimiento está bien centralizada antes y después de la cementación. Para prevenir la acumulación del lodo, los raspadores deben ser espaciados para asegurar la superposición de áreas que trabajan con raspadores adyacentes; la circulación debe ser establecida antes del movimiento de la tubería. 1.13.8.

TAPONES DE CEMENTACIÓN

El tapón de cemento es una barrera entre el lodo y el cemento, el cual provee una separación física entre los dos fluidos (Ver figura 13). Las malas operaciones de cementación, especialmente alrededor del zapato de la cañería, son el resultado de lechada de cemento contaminada por el lodo. Las principales funciones de un tapón de cemento son: 

Separar el lodo del cemento



Limpiar el interior de la cañería de revestimiento de lodo de perforación antes de que la lechada sea bombeada y limpie el interior de la cañería de revestimiento de la película de cemento que queda después de que se bombeo el volumen completo del mismo.



Prevenir la canalización del cemento.



Otorgar una indicación en superficie de que la lechada fue totalmente desplazada a su lugar.



Permitir presurizar la cañería para ser bombeada.

42

Figura N°13: Tapón inferior, tapón superior Fuente: Ingeniería de Cementación

1.13.9.

CABEZAL DE CEMENTACIÓN

Las cabezas de cementación son contenedores de acero de alta resistencia a la presión interna y a la tensión, que albergan uno o los dos tapones, inferior y superior, un sistema mecánico o hidráulico para soltar los tapones durante la operación de cementación, en el momento que se requiera, sin parar la operación. Así no se da oportunidad a la construcción de desarrollo de la fuerza de gel en el lodo, que afecta la eficiencia de la remoción, pues éste es el principal inconveniente del empleo de las cabezas de un solo tapón, y por lo cual se desecharon. Con la cabeza de doble tapón únicamente se suspende la operación un instante para cambio de la línea de bombeo de la misma cabeza, lo cual no representa ningún problema. El sistema de liberación en la cabeza de doble tapón es el mismo que en las cabezas de un solo tapón.

43

Figura N°14:

Cabeza de Cementación Doble Etapa

Fuente: Ingeniería de Cementación.

44

CAPÍTULO II COMPILACIÓN DE DATOS

45

2.1. 

OBJETIVO DEL POZO BBL-179 Perforar el pozo vertical hasta la base del reservorio Roboré-I, y atravesar la Ar. Roboré-III, en forma direccional, con tendencia perpendicular al sistema de fracturas (NW-30.7°), con el objetivo de atravesar la mayor cantidad de fracturas.



Asentar y cementar CSG 9 5/8” con la seguridad de no haber ingresado en la arenisca RBR-I (actualmente depletada, sensible a pérdidas totales y daño a la productividad).



Aplicar las lecciones aprendidas en el pozo BBL-12, BBL-10, BBL-11, BBL13, BBL-14, BBL-9D, BBL-X3 & BBL-X8.



Producción de gas y condensado de las reservas probadas del reservorio RBR-III & acelerar la producción de gas del reservorio RBR-I.



a reservas definidas como probadas.



Poner el pozo en producción.

2.2.

INTERVALO DE ESTUDIO

Hueco:

12 ¼” Productor Intermedio

Profundidad:

3895 m MD – 3895 m TVD

Cañería:

9 5/8” P-110, 53.5 lb/ft,

Formación:

Iquiri y Limoncito

9 YPFB CHACO S.A (2014). Programa de Perforación BBL-17, p. 137

46

2.3.

DIAGRAMA DEL POZO BBL-17 DIAGRAMA DEL POZO BBL – 17 CAMPO BULO BULO

DEPARTAMENTO COCHABAMBA, BLOQUE CHIMORE 10,000 psi Wellhead Equipment

0

Casing 24”, @ 5 m

Guandacay 500

22” HOLE 10.0 – 10.3 ppg WBM Bent. Ext. Casing 18 5/8”, @ 650 m K-55, 87.5 #/ft, BTC

Tariquia 772 m TC 1000 m

1000 16” HOLE 9.8 – 10.5 ppg WBM PolytraXX

Yecua 1.339 m Petaca 1.515 m 1500

TC 1.400 m

Naranjillos 1.622 m Cajones 1.740m Yantata 1.788 m

Ichoa 1.907 m 2000 TC 2.000 m

Iquiri 2.283 m

Casing 13 3/8”, @ 2.333 m P-110, 68.0 #/ft, Ultra SF

Limoncito 2.426 m

2500 12 ¼” HOLE 15.0 – 15.7 ppg WBM PolytraXX

3000 TC 3.095 m

3500

8 ½” HOLE 8.6 – 6.0 ppg (c/N2) WBM Drill-N LS

Boca Liner 7’’ 3.865 m

Casing 9 5/8”, @ 3.895 m P-110, 53.5#/ft, UPJ (cupla)

Robore-I 3.895 m 4000

Boca Liner 5’’ 3.976 m

Robore-II 4.061 m Robore-III 4.188 m

Liner 7”, @ 3991 m Q-125, 32 #/ft, ANJO

6” HOLE 15.6 – 16.0 ppg WBM PolytraXX HP-HT

Liner 5”, @ 4400 m MD – 4371 m TVD P-110, 18 #/ft, ANJO 4500

Desv.39.32°, Az. 306.95°

Prof 4.400 m

Figura N°15: Diagrama del pozo BBL-17 Fuente: YPFB Chaco S.A.

47

Desv. 0°, Az. 0°

Abril 2014

2.4.

DESCRIPCIÓN DEL TRAMO A CEMENTAR

Este trabajo se ve enfocado en la cementación del tramo IV correspondiente a la cañería 9 5/8”, el cual será perforado desde 2333 mts. Hasta 3895 mts. Con trepano de 12 ¼ “de diámetro con lodo sistema Polytra XX HP-HT de 15.0 – 15.7 ppg. Siendo el aspecto más importante el control de presión y la inestabilidad, características de la formación Limoncito. Ver anexo 1 Correlación estructural del campo Bulo Bulo. La perforación de este tramo tuvo una duración de 72 días, durante los cuales no se registraron problemas operativos. En el tramo se atravesaron las siguientes fases: 2.4.1. FORMACIÓN IQUIRI 10 La formación Iquiri de edad del Devónico se encuentra en discordancia erosiva con la formación supra yacente Ichoa con limolítas y arcillitas inmediatamente bajo el conglomerado basal de Ichoa y concordante hacia la base con la formación Limoncito en donde intercalan areniscas calcáreas. El análisis de las muestras da como resultado lo siguiente: Limolíta: Marrón rojizo moderado, compacto, fractura regular, aspecto terroso, arenisca de grano muy fino. Lutita: Marrón rojizo, blanda, masiva, amorfa, soluble, plástica, con inclusiones de cuarzo fino, medio, subredondeado ha redondeado. Arenisca: Gris blanquecina, friable, grano muy fino a fino, subangulares, buena selección, cemento calcáreo, micácea.

10 YPFB-Chaco S.A., (2010). Informe Geológico BBL-10, pp. 9-12

48

2.4.2. FORMACIÓN LIMONCITO La formación Limoncito, por edad pertenece al

Devónico medio-inferior, se

distribuye ampliamente en el área del Boomerang. Sus características en el pozo es la de ser de alta presión, con gas entrampado en las lutitas y en algunos paquetes arenosos de reducido espesor. Litológicamente se encuentra constituido por pelitas, donde predominan las lutitas gris oscuras a gris medio. En la parte media de la formación predominan limolitas gris medio a gris claro, en parte violáceo con areniscas subordinadas, estas últimas distribuidas en delgados paquetes estratigráficos, algunos niveles aportan gas hasta con cuatro componentes. El análisis de las muestras al microscopio se describe como se sigue: Lutita: Gris medio oscuro a gris oscuro, planar, finamente astillosa, dura, interlaminada con limolítas. Trazas de pirita masiva y material bituminoso oscuro. Otras: Gris oscuro, masiva, micromicácea, aspecto sedoso, dura. Intercalada con limolíta arenosa. Limolíta: Gris medio, aspecto masivo, poco compacta, laminar, micromicácea, con inclusiones de granos finos de cuarzo y pirita masiva. Otra: Gris claro a medio, compacta, dura, subbloque, masiva, planar, en parte micromicácea, grada a arenisca de grano muy fino. Arenisca: Gris medio claro, grano muy fino a fino, subangular, buena selección, matriz limoso, leve cemento calcáreo, micáceo, aspecto limoso. Otra: Gris medio claro, grano muy fino escaso fino, subangular, buena selección, matriz limoso, cemento silíceo, micácea, líticos grises y verdosos, dura, aspecto limoso, S/F. Arcillita: Marrón grisáceo, su-bloques, planar, irregular, moderadamente compacta. 2.4.3. FORMACIÓN ROBORÉ Esta formación es el objetivo del pozo, en ella se encuentran tres niveles arenosos y son conocidos como areniscas Robore I, II y III. Los espesores son variables,

49

asimismo la detección de gas es diferente, esto por el peso de lodo usado para controlar las presiones de formación que son diferentes. La primera arena Robore I, con presiones de formación hasta 9.8 lpg., la Robore II con presiones de formación de 14.2 a 14.8 lpg, finalmente la arenisca Robore III con presiones de formación de 15.0-15.3 lpg. Arenisca Roboré I. Este horizonte productor de la formación Robore, es el primero y además el de menor presión de formación y no por ello el menos importante. Se encuentra constituido por areniscas, limolítas y lutitas. La parte superior con dominio arenoso con intercalaciones de horizontes peliticos subordinados. La parte inferior o basal constituido principalmente por dominio pelitico, que además sirve de sello para la arenisca Roboré II. La descripción de las muestras obtenidas de esta unidad se describieron como: Arenisca: Marrón violáceo oscuro, rojizo, grano medio, fino, regular selección, abundante matriz limosa, cemento levemente calcáreo, friable, aglomerado con estrías. Otra: Gris medio, gris oscuro, gris blanquecino, cuarcitico, grano muy fino, cemento silíceo, duro. Limolita: Gris medio oscuro, gris oscuro, subbloque, subplanar, micro micácea, de aspecto terrosa, compacta, semidura, arenisca muy fina. Lutita: Gris oscuro, gris medio, laminar, astilloso, micro micáceo, compacto, semiduro, en parte masivo, por efecto de corte. 2.5.

DESCRIPCIÓN DE LAS OPERACIONES11

Se perforará hueco intermedio manteniendo la vertical, atravesando las formaciones Iquiri y Limoncito hasta los +/- 3895 m (+/- 30 m antes del tope de la Arenisca RBR-

11 YPFB-CHACO, (2014). Op. cit. pp 138-157

50

I), donde se correrá registros de GR (Gama Ray) + Resistividades, Neutrón y Calibre para ajustar la correlación, continuar perforando hasta ingresar en el cuerpo de la Arenisca RBR-I, tomando en cuenta que la profundidad definida del tramo debe ser hasta tope de la arenisca RBR-I. Con éste diámetro se atravesará zonas de alta presión con requerimiento de densidades altas. La perforación se realizará con un lodo Drill in WBM PolytraXX HP-HT llegando a 15.7 ppg., se tomarán registros eléctricos de confirmación, se correrá y cementará cañería de 9 5/8” desde superficie hasta los 3895 mts. Correspondiente al Intervalo IV. 2.6.

EXPERIENCIA DE POZOS VECINOS

Con el propósito de evitar futuros problemas en las Operaciones de Perforación, Cementación, se tomarán en cuenta las experiencias de la Perforación de Pozos vecinos. Convirtiéndose de esta manera en desafíos para la Perforación de este tramo. 2.6.1. PÉRDIDA PARCIAL En BBL-10, perforando con lodo de 13.6 ppg, tramo 2428 – 2438 m y 2451 – 2456 m. se detecta pérdida parcial de 4 – 8 BPH, se logra controlar con dosificación material sellante CO3Ca. En BBL-12, a los 2512 m perforando con lodo de 14.0 ppg, levantando el Vertitrack con rotación 20-30 rpm en 2497.5 m, para repaso observa arrastre e incremento brusco de presión de 2800 a 3500/3700 psi, intenta bajar observando resistencia 15-30 Klb, con pérdida parcial de circulación, maniobra asentando a 60 Klb intentando liberar herramienta con golpes de Tijera (-), se observa isión de 12 BPH. Perforando con 14.5 ppg a los 2744 m observa pérdida parcial de 6 Bbl., de lodo, se levanta herramienta y circula.

51

Acciones  Monitorear isiones desde inicio de perforación  La MW inicial será de 15.0 ppg.  Bache preparado sobre lodo bentonítico para permitir transporte de del bache viscoso a zonas fracturadas.  Programar cierre de rams y presurizar. 2.6.2. INESTABILIDAD, DERRUMBE, FORMACIONES IQUIRI – LIMONCITO. Perforando estas formaciones (Iquiri, Limoncito) se observa la presencia de gas de conexión permanente, aporte de fluido, incremento de CL-, presencia de CO2, alto torque realizando golpes de Tijera para romper trozos grandes de lutitas 13X12X6, además se observa aumento brusco de Presión. (Ver figura 13) Acciones 

Iniciar hueco 12 ¼” con MW 15.0 ppg



Definir altura estructural del tope Limoncito respecto de los pozos offset.- MW que correspondería.



Arenas presurizadas está entre 3100 - 3300 m, MW a los 3000 m debe ser 15.2 ppg y a 3200 15.5 ppg.



Monitoreo y seguimiento indicadores de ingreso a zonas de alta presión: estimación de PP & PF., gas conexión, gas de viaje, influjos de agua y CO2 flow Check, muestras recuperados de fondo, % derrumbe y características.



Uso de baches de @ 18.0 ppg para monitorear y mejorar limpieza.



Uso de motor de fondo de 8” para mejorar el espacio anular con hueco 12 ¼”.



Bombear y desplazar baches viscosos para sello fracturas.

52

2.6.3. TENDENCIA A LA DESVIACIÓN Se presenta tendencia a la desviación hasta 13° a los 2840 m. por buzamiento de las capas. En la formación Limoncito el incremento angular es severo, incluso aplicando bajo WOB. Acciones 

Perforación con MF & MWD para mantener verticalidad.



Uso de MF de 8” para mejorar efectividad corrección direccional.

2.6.4. PÉRDIDA TOTAL CIRCULACIÓN INGRESO AR. RBR-I En BBL-17, objetivo de hueco 12 ¼” es tomar o con Arenisca RBR-I, para evitar exponer niveles de lutitas a la perforación en Near Balance (inyección N2) al perforar RBR-I con 8 ½”. Se perforará 12 ¼” hasta +/- 30 m. antes del tope, se tomará registros para mejorar correlación, luego continuar perforación, atravesando la zona fracturada (pérdida total) y tomar o con el nivel 100% arena. La Arenisca RBR-I está con gradiente subnormal, al perforar con MW alto se corre el riesgo de pérdida de circulación y daño a la productividad. Ver anexo 2 Comportamiento de la presión en Bulo Bulo. Acciones. 

Control geológico, determinando profundidad de pase a RBR-I.



Incorporar LWD para ayuda a correlación.



Correlación con marker’s



Perforación con velocidad controlada



Monitoreo del exponente “dc”, con estimación presión poro y gradiente fractura



Registro eléctrico antes de tope RBR-I, para mejorar correlación.



Disponer de volúmenes de baches y con material para reacción inmediata.



BHA de ingreso a zona de pérdida que permita pasaje de LCM.

53

2.6.5. CORRIDA Y CEMENTACIÓN CSG 9 5/8” La Cañería debe cubrir zonas inestables de alta presión y alta temperatura, para permitir la Perforación del objetivo RBR-I, con sistema de inyección de N2 en Near balance. Cementación adecuada para conseguir integridad en el zapato, aislamiento formaciones de alta presión. En BBL-12 el tiempo de repaso llevó 6.5 días con BHA.

Acciones 

realizar carrera de calibración para acondicionar lodo y hueco.



Ajuste del MW si necesario.



Cementación CSG 13 3/8” en una etapa con 2 lechadas.



Programa basado en simulación cementación.



Desplazamiento lechada a flujo tapón.

Los problemas propios de la perforación para esta sección son: 

Derrumbe por inestabilidad.



Influjo de agua de formación & CO2.



Temperatura alta de salida de lodo +/- 180 °F.



Tendencia a incremento de ángulo por buzamiento.



Gradiente de presión anormal, requerimiento de peso lodo.



Pérdida total al ingreso a Arenisca RBR-I.

Para ver la temperatura estática y de circulación ver anexo 3 Gradiente de temperatura. .

54

BBL - 17 PP, PF, MW mín, MW máx

PPG 7

9

11

13

15

17

19

21

23

0

Influjo Agua Dulce

500 LOT

LOT

Tariquia

FIT 1000

Yecua Petaca

1500

Naranjillos Cajones Yantata Ichoa

2000 TVD, m

FIT Iquiri Limoncito

2500

3000

3500 PP est. R-I

PP orig. R-I

FIT RBR - I

PP orig. R-II

4000

RBR - II RBR - III

PP est. R-III

PP orig. R-III

4500 PF

PP

BRB-I

RBR-I

RBR-II

RBR-III

FIT-LOT

MW Real BBL-11

RBR-III Estimado

RBR-I Estimado

MW Real BBL-13

FIT BBL-13

MW Real BBL-14

MW máx

MW mín

BBL-10 Real

MW Real BBL-12

Influjo BBL-10

Influjo BBL-12

Influjo BBL-9D

Figura N°16:

Presión de Poro / Gradiente de Fractura Fuente: YPFB Chaco S.A.

55

2.7.

INFORMACIÓN DE LA CAÑERÍA DE REVESTIMIENTO

Las características de la cañería 9 5/8” se detallan en la siguiente tabla. PROPIEDADES CAÑERÍA 9 5/8” Peso

ID

Grado

(in)

Conex. OD

Drift (in)

(in)

Conexi ón

Espeso r Pared (in)

Min. Resisten cia Tensión B/J

Resistenci a Reventami ento

Resisten cia Colapso (psi)

Torque Ajuste: Min/Opt/Má x

(psi)

(lb.ft)

(Klb) 53.5 , ppf

8.92 1

10.625

8,764

0.352

1281

10900

7950

15900 Mín. 17700 Opt.

P-110

19500 Máx.

1281

UPJ (cupla) Tabla N° 04:

Propiedades Cañería 9 5/8”

Fuente: YPFB Chaco S.A.

2.8.

PROPIEDADES DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN

El hueco intermedio de 12 ¼” será perforado con un sistema Polytra WBM XX HPHT hasta +/- 3895 m (+/- 1562 m), con MW entre 15.0 – 15.7 ppg. Siendo el aspecto más importante el control de presión y la inestabilidad característica de la formación Limoncito. PROPIEDADES GENERALES LODO 2333 – 3895 m

Tramo perforación

15.0 – 15.7

Peso Lodo, ppg YP, lpc

40 – 50

VP,

30 – 40 14 – 18/10 – 12

Lect (R6 / R3)

2–4

Filtrado API, cc/30 min. Filtrado HP – HT; cc/30 min

<7

MBT, ppb

< 15

Drilling Solids, %

< 4.5 10.0 – 10.5

pH PPT, sport loss Tabla N° 05: Propiedades generales del lodo Fuente YPFB Chaco S.A.

56

2.9.

INFORMACIÓN DE DISEÑO. DATOS DE DISEÑO Presión de Fractura (PF)

19 ppf.

Presión de Poro (Pp.)

14.5 ppf.

BHST

233 F

BHCT

182 F

Prof. Collar Flotador

3866 Mts.

Prof. Zapata Cañería

3895 Mts.

Prof. Agujero

3897 Mts.

Densidad Fluido desplazante

15.7 ppg.

Espaciador Tuned Spacer

100 Bbl @ 16 ppg.

Q Desplazamiento

7 BPM

Últimos 150 Bbl.

5 BPM

Tiempo de Mezclado Tabla N° 06:

25 Sx/Min. Datos de Diseño

Fuente: Elaboración Propia.

57

CAPÍTULO III APLICACIÓN PRÁCTICA

58

3.1.

INTERVALO IV

Figura N°17: Tramo a cementar Fuente: Elaboración propia.

59

3.2.

CÁLCULO

DE

LA

PRESIÓN

DE

FRACTURA

Y

FORMACIÓN. 3.2.1. CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE FRACTURA 𝑷𝑭 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝑫𝑭 ∗ 𝑯 𝑃𝐹 = 0.052 ∗ 19 ∗ 3897 ∗ 3.281 𝑷𝑭 = 𝟏𝟐𝟔𝟑𝟐 𝒑𝒔𝒊. PF: Presión de Fractura (psi.) DF: Densidad de Fractura (ppg) H: Profundidad (Mts) 3.2.3. CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE FORMACIÓN. 𝑷𝒇 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝑫𝒇 ∗ 𝑯 𝑃𝑓 = 0.052 ∗ 14.5 ∗ 3897 ∗ 3.281 𝑷𝒇 = 𝟗𝟔𝟒𝟎 𝒑𝒔𝒊. Pf: Presión de formación. (Psi.) Df: Densidad de formación (ppg.)

3.3.

ALTURA DEL ESPACIADOR EN EL ESPACIO ANULAR

3.3.1. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD EN EL ESPACIO ANULAR 𝑪𝒂𝒑 𝑬𝑨 =

𝐶𝑎𝑝 𝐸𝐴 =

𝑶𝑯𝟐 −𝑶𝑫𝒄𝒂ñ𝟐 𝟑𝟏𝟑.𝟕

12.7552 − 9.6252 313.7

60

PRESIÓN

DE

𝑪𝒂𝒑 𝑬𝑨 = 𝟎. 𝟐𝟐𝟑

𝑩𝒃𝒍 𝑴𝒕𝒔

Cap. EA.: Capacidad del espacio anular (Bbl/Mts.) OH.: Diámetro del Pozo (Pulg.) OD.: Diámetro externo de la cañería (Pulg.) 3.3.2. ALTURA DEL ESPACIADOR EN EL ESPACIO ANULAR

𝑯= 𝐻=

𝑽 𝑪𝒂𝒑𝑬𝑨

100 0.223

𝑯 = 𝟒𝟒𝟖. 𝟒𝟑 𝑴𝒕𝒔. V.: Volumen (Bbl.)

3.4.

CÁLCULO DE LA DIFERENCIAL DE PRESIÓN EN EL FONDO.

3.4.1. ESPACIO ANULAR Presión Hidrostática del lodo 𝑷𝑯𝒍 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝑴𝑾 ∗ 𝑯 𝑃𝐸𝐴 = 0.052 ∗ 15.7 ∗ 1551.7 ∗ 3.281 𝑷𝑬𝑨 = 𝟒𝟏𝟓𝟔. 𝟑𝟗 𝒑𝒔𝒊. Presión Hidrostática del espaciador 𝑷𝑯𝒍 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝑴𝑾𝒆 ∗ 𝑯 𝑃𝐻𝑙 = 0.052 ∗ 16 ∗ 448.43 ∗ 3.281 𝑷𝑯𝒍 = 𝟏𝟐𝟐𝟒. 𝟏𝟐 𝒑𝒔𝒊.

61

Presión Hidrostática de la lechada de relleno. 𝑷𝑯 𝒍𝒄𝒉𝒓 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝑴𝑾 𝒍𝒄𝒉𝒓 ∗ 𝑯 𝑃𝐻 𝑙𝑐ℎ𝑟 = 0.052 ∗ 16.5 ∗ 1095 ∗ 3.281 𝑷𝑯 𝒍𝒄𝒉 = 𝟑𝟎𝟖𝟐. 𝟓𝟑 𝒑𝒔𝒊 Presión Hidrostática de la lechada principal 𝑷𝑯 𝒍𝒄𝒉𝒑 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝑴𝑾 𝒍𝒄𝒉𝒑 ∗ 𝑯 𝑃𝐻 𝑙𝑐ℎ𝑝 = 0.052 ∗ 17.5 ∗ 802 ∗ 3.281 𝑃𝐻 𝑙𝑐ℎ𝑝 = 2394.53 𝑝𝑠𝑖. ∑ 𝑷𝑯𝒍 + 𝑷𝑯 𝒆𝒔𝒑. +𝑷𝑯 𝒍𝒄𝒉𝒓 + 𝑷𝑯 𝒍𝒄𝒉𝒑 𝑃𝐸𝐴 = 4156.39 + 1224.12 + 3082.53 + 2394.53 𝑷𝑬𝑨 = 𝟏𝟎𝟖𝟓𝟕. 𝟓𝟕 𝒑𝒔𝒊. PHl: Presión hidrostática del lodo. (psi) MW: Densidad del lodo. (ppg) PH esp: Presión hidrostática del espaciador. (psi) MW esp: Densidad del espaciador. (ppg) PH lchr: Presión hidrostática de la lechada de relleno. (psi) MW lchr: Densidad de lechada de relleno (ppg) PH lchp: Presión hidrostática de lechada principal (psi) MW lchp: Densidad de lechada principal (ppg)

62

3.4.2. INTERIOR DE LA SARTA Presión Hidrostática del lodo 𝑷𝑯𝒍 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝑴𝑾 ∗ 𝑯 𝑃𝐻𝑙 = 0.052 ∗ 15.7 ∗ 3866 ∗ 3.281 𝑷𝑯𝒍 = 𝟏𝟎𝟑𝟓𝟓. 𝟓 𝒑𝒔𝒊. Presión Hidrostática de la lechada. 𝑷𝑯 𝒍𝒄𝒉𝒑 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝑴𝑾 𝒍𝒄𝒉𝒑 ∗ 𝑯 𝑃𝐻 𝑙𝑐ℎ𝑝 = 0.052 ∗ 17.5 ∗ 31 ∗ 3.281 𝑷𝑯 𝒍𝒄𝒉𝒑 = 𝟗𝟐. 𝟓𝟓 𝒑𝒔𝒊. ∑ 𝑷𝑯𝒍 + 𝑷𝑯 𝒍𝒄𝒉𝒑 ∑ 10355.5 + 92.55 𝑷𝒊𝒏𝒕 = 𝟏𝟎𝟒𝟒𝟖 𝒑𝒔𝒊 Diferencial de Presión. ∆𝑷 = 𝑷𝑬𝑨 − 𝑷𝒊𝒏𝒕 ∆𝑃 = 10857.57 − 10448 ∆𝑷 = 𝟒𝟎𝟗. 𝟓𝟕 𝒑𝒔𝒊. Se necesitará 409.57 psi., para poder desplazar la lechada hacia el fondo del Pozo. ΔP= Diferencial de presión en fondo. (psi.) Pint: Presión interna en fondo. (psi.)

63

3.5.

CÁLCULO DEL VOLUMEN DE LECHADA

3.5.2. LECHADA PRINCIPAL 𝑽=

𝑶𝑯𝟐 ∗ 𝑯 𝟑𝟏𝟑. 𝟕

8.9212 ∗ 31 𝑉1 = 313.7 𝑽𝟏 = 𝟕 𝑩𝒃𝒍. 𝑉2 =

12.252 ∗ 2 ∗ 1.4 313.7

𝑽𝟐 = 𝟏. 𝟑𝟑 𝑩𝒃𝒍. 𝑉3 =

(12.252 − 9.6252 ) ∗ 800 ∗ 1.4 313.7

𝑽𝟑 = 𝟐𝟎𝟓 𝑩𝒃𝒍. 𝑽 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟐𝟏𝟒 𝑩𝒃𝒍. 3.5.3. LECHADA DE RELLENO 𝑶𝑯𝟐 − 𝑶𝑫 𝑪𝒂ñ 𝑽= ∗𝑯 𝟑𝟏𝟑. 𝟕 𝑉1 =

(12.252 − 9.6252 ) ∗ 762 ∗ 1.4 313.7

𝑽𝟏 = 𝟏𝟗𝟓. 𝟐𝟕 𝑩𝒃𝒍. 𝑉2 =

(12.7552 − 9.6252 ) ∗ 333 313.7

𝑽𝟐 = 𝟕𝟒. 𝟑𝟓 𝑩𝒃𝒍. 𝑽 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟐𝟔𝟗 𝑩𝒃𝒍.

64

3.6.

DISEÑO DE LECHADA PRINCIPAL

%

M (lb/Sx)

GE

VOL (gal/Sx)

CANTIDAD DE MATERIAL

100.00 1.00 1.00 0.52 0.25 35.00 21.00 44.00

96.00 0.96 0.96 0.50 0.24 33.60 20.16 42.24

3.15 1.50 1.06 1.18 1.00 2.60 4.20 1.00

3.66 0.08 0.11 0.05 0.03 1.55 0.58 5.07

808 Sx 62 gal 87.9 gal 41.0 gal 23.3 gal 27152.6 lb 296.2 Sx. 97.57 bbl.

COMPONENTES Cemento Clase G Retardador SR-6 Red. Filtrado D-112 dispersante D-081 Anti-espumantes Sílice baritina Agua

194.66

TOTAL

11.12

Tabla N° 07: Diseño de lechada principal Fuente: Elaboración propia

3.6.1. DENSIDAD DE LECHADA PRINCIPAL 𝑴𝑾 𝒍𝒄𝒉𝒑 =

𝑀𝑊 𝑙𝑐ℎ𝑝 =

𝑴 𝑽

170.47 9.74

𝑴𝑾 𝒍𝒄𝒉𝒑 = 𝟏𝟕. 𝟓 𝒑𝒑𝒈. 3.6.2. RENDIMIENTO DE LECHADA 𝑹 𝑳𝒑 =

𝑺𝒖𝒎. 𝑽 𝟒𝟐

𝑅 𝐿𝑝 =

11.12 42

𝑅 𝐿𝑝 = 0.2647

𝑏𝑏𝑙 𝑆𝑥

3.6.3. RENDIMIENTO DE AGUA. 𝑹 𝑯𝟐𝑶 =

𝑉 𝑎𝑔𝑢𝑎 42

65

𝑅 𝐻2𝑂 =

5.07 42

𝑹 𝑯𝟐𝑶 = 𝟎. 𝟏𝟐𝟎𝟕

𝑩𝒃𝒍 𝑺𝒙

D: Densidad M: Masa. R: Rendimiento

3.7.

DISEÑO DE LECHADA DE RELLENO

COMPONENTES

%

M (lb/Sx)

GE

VOL (gal/Sx)

CANTIDAD DE MATERIAL

Cemento Clase G

100.00

96.00

3.15

3.66

1199 Sx

Retardador SR-6

1.20

1.15

1.50

0.09

111 gal

Red. Filtrado D-112

1.00

0.96

1.06

0.11

130.4 gal

dispersante D-081

0.52

0.50

1.18

0.05

60.9 gal

Anti-espumantes

0.25

0.24

1.00

0.03

34.5 gal

baritina

15.00

14.40

4.20

0.41

314.0 Sx

Agua

44.00

42.24

1.00

5.07

144.78 bbl

155.49

TOTAL

9.42

Tabla N° 08: Diseño de lechada relleno. Fuente: Elaboración propia.

3.7.1. DENSIDAD DE LECHADA RELLENO 𝑀𝑊 𝑙𝑐ℎ𝑟 =

𝑀 𝑉

𝑀𝑊 𝑙𝑐ℎ𝑟 =

155.49 9.42

𝑴𝑾 𝒍𝒄𝒉𝒓 = 𝟏𝟔. 𝟓 𝒑𝒑𝒈.

66

3.7.2. RENDIMIENTO DE LECHADA. 𝑹 𝒍𝒄𝒉𝒓 =

𝑺𝒖𝒎 𝑽 𝟒𝟐

𝑅 𝑙𝑐ℎ𝑟 =

9.42 42

𝑹 𝒍𝒄𝒉𝒓 = 𝟎. 𝟐𝟏𝟗𝟒

𝑩𝒃𝒍 𝑺𝒙

3.7.3. RENDIMIENTO DE AGUA. 𝑹 𝑯𝟐𝑶 =

𝑽 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝟒𝟐

𝑅 𝐻2𝑂 =

5.07 42

𝑹 𝑯𝟐𝑶 = 𝟎. 𝟏𝟐𝟎

3.8.

𝑩𝒃𝒍 𝑺𝒙

TIEMPO DE OPERACIÓN Lechada de relleno 1. Preparar y bombear 1199 Sx. De cemento a 25 Sx./Min.

49 Min.

2. Largar tapón inferior

15 Min.

Lechada Principal 3. Preparar y bombear 808 Sx. De cemento a 25 Sx/Min.

36.8 Min.

4. Largar tapón superior

15 Min.

5. Desplazar lechada con 830 Bbl. con lodo de 15.7 ppg a 7 BPM. 118 Min 6. Desplazar lechada con 150 Bbl. Con lodo de 15.7 ppg a 5 BPM 30 Min. 67

7. Factor de seguridad

60 Min.

Tiempo total de Operación = 5 h. 23 min.

3.9.

MATERIAL UTILIZADO

TOTAL DE MATERIAL UTLIZADO Cemento Clase G 2007 Retardador SR-6 173 Red. Filtrado D-112 218 dispersante D-081 102 Anti-espumantes 58 silice 27153 baritina 610 AGUA 242

SX GAL GAL GAL GAL LB SX BBL

Tabla N° 09: Material Utilizado Fuente: Elaboración propia

3.10. PROPIEDADES DE LA LECHADA DISEÑADA PROPIEDADES

LECHADA PRINCIPAL

LECHADA DE RELLENO

Densidad, ppg

17.5

16.5

Tipo cemento

Clase “G”

Clase “G”

Volumen, bbl

214

269

Altura cemento

800 m

1095m

Bombeabilidad 50/100 BC @ 7:37/7.39 hrs 109°F

7:48/7:54 hrs

Resistencia Compresiva

6100 psi @ 260°F @ 3000 psi @ 168 °F @ 24 hrs 52hrs

Agua libre

0

0

Filtración, ml/30min

10

320

Tabla N° 10: Propiedades de la Lechada Fuente: YPFB Chaco S.A.

68

3.11. SECUENCIA OPERATIVA 1. Perforar con trepano 12 ¼” PDC + BHA N 17 hasta 3897 Mts. ` 2. Levantar herramienta hasta 2333 Mts. realizar carrera corta para eliminar relleno, derrumbe. 3. Bajar hasta 3895 Mts. Circular y Bombear BVP verificando zaranda limpia. Bombear y balancear bache lubricante mecánico/químico. 4. Levantar BHA N° 17 con rotación, desarmar BHA. 5. Apartar buje desgaste. Cambiar Rams 5" x 9 5/8". 6. Levantar y montar herramientas, bajar cañería 9 5/8” P-110 53.5 # / ft. como sigue: 6.1.

Zapato flotador reperforable con PDC, Top-Co Tipo 966 Single Valve Float Shoe, P-110, 32-53.5 #/ft.

6.2.

Collar Flotador perforable con trepano PDC, a 3 piezas por encima del zapato flotador.

7. Correr centralizadores Top-Co tipo 300 Welded Bow Spring, de acuerdo al programa de cementación. 8. Asegurarse del correcto funcionamiento de los equipos de flotación previo a su corrida y de su limpieza interna. 9. Instalar Fill Up Tool para llenado durante la bajada de toda la cañería. 10. Circulación intermedia a 2333 m. Programar otras circulaciones intermedias para romper geles por tener lodo de alto peso. 11. Una vez en el fondo llenar CSG, romper circulación con el Fill Up tool, circular e instalar cabeza de cementación. Las líneas deberán estar probadas previamente con 6.000 psi.

69

12. Iniciar circulación muy lentamente hasta normalizar los parámetros de circulación. Circular dos volúmenes de cañería paralelamente se debe acondicionar la reología del lodo a parámetros requeridos de cementación YP = 20, VP=15 y geles no progresivos, observar la limpieza de las zarandas. Circular a máximo caudal para limpieza por derrumbe acumulado. 12.1. Bombear 100 Bbl. de Tuned Spacer 16 ppg + 269 Bbl. De lechada de 16.5 + Tapón inferior + 214 Bbl. De lechada principal de 17.5 ppg + Tapón superior, luego desplazar con 830 Bbl de lodo 15.7 ppg a 7 BPM, + 150 del mismo lodo a 5 BPM. abrir líneas a cajones observar si existe devolución. 13. Desconecta líneas + cabeza cementación. 14. Desconectar líneas acumulador y válvulas laterales conjunto BOP’s. Retirar bandeja ecológica + barril flow line + salida lodo. Colocar cables p/levantar BOP’s. Aflojar espárragos sección "B". 15. Centralizar CSG 9 5/8". Instalar colgador CSG 9 5/8". Bajar y asentar conjunto BOP's. 16. Tensionar CSG, retirar cuña Spider, y colgar CSG 9 5/8". Retirar elevador spider, levantar BOP's. 17. Retirar cabeza de cementación líneas, desconectar Flow Line & Bandeja ecológica. Apartar herramientas de corrida de CSG. Levantar & colgar BOP´s 13 5/8” 10K. 18. Realizar corte bruto CSG 9 5/8"& retirar CSG cortado. Realizar corte fino y biselado. Plan de Contingencia: Si el zapato flotador no mantiene la presión, bombear el volumen de retorno de lodo a través del interior de la cañería 9 5/8”.

70

3.12. ANALISIS DE RIESGO Fecha

Septiembre - 2017

Área de Trabajo

Pozo BBL-17

Botiquín Auxilios

En Caseta de monitoreo Cada Unidad cuenta con extintor De acuerdo a Locación de Cliente

de

Primeros

Extintores Señales de Evacuación

TAREA A REALIZAR Reunión de seguridad Bajar cañería 9 5/8 más rios. Tendido de línea para cementación. Prueba de línea de cementación. Bombeo Colchón espaciador. Bombeo lechada de cemento.

Supervisor Representante Cliente Teléfono de Emergencia Teléfono de Hospital

MEDIDAS DE CONTROL PARA REDUCIR EL RIESGO

RIESGO

Daño a la formación. Machucones, sobre esfuerzo.

Control de la velocidad de bajada de la cañería. Uso de EPP adecuado, capacitación.

No bombear de acuerdo a lo acordado No bombear de acuerdo a lo acordado

Verificar previo con inspección visual, realizar el debido ajuste de las conexiones. Colocar ajuste en ciertos puntos de la línea. Precintar el lugar. Controlar en calidad y en cantidad el material previo al mezclado Llevar el control por emboladas strokes. Controlar en calidad y en cantidad el material previo al mezclado Llevar el control por emboladas strokes.

No bombear de acuerdo a lo acordado

Controlar en calidad y en cantidad el material previo al mezclado Llevar el control por emboladas strokes.

fuga

Lanzar tapón inferior. Bombeo lechada de cemento. Lanzar tapón de collar flotador. Desplazar con lodo

Sobre desplazar o Falta de volumen en tanques

Aguarda fragüe cemento Participantes

Llevar un control adecuando de volumen de lodo con strokes a desplazar. Controlar volúmenes de tanques de lodo Verificar líneas de conexión Controlar registro de presiones Participantes

71

CAPÍTULO IV ANÁLISIS ECONÓMICO

72

4.1.

ANÁLISIS ECONÓMICO.

El análisis económico se realiza para tener una idea de los ingresos y egresos en un proyecto, y de esta manera determinar la factibilidad económica del mismo. Para este caso el análisis económico a realizar son inversiones aproximadas en la operación de cementación que serán recuperadas si el pozo es positivo. DETALLE Movilización Desmovilización Cemento clase G. Aditivos Personal Servicio de bombeo otros

PRECIO ($u$) 6100 6100 35000 20000 28000 60000 20000

Total

175200 Tabla N° 11: Costo de operación. Fuente: Elaboración propia.

De acuerdo a este análisis económico el costo aproximado de las operaciones de cementación de la cañería 9 5/8 del pozo BBL-17 en el campo Bulo Bulo es de 175200 Dólares Americanos. Todas estas inversiones son consideradas en el costo de perforación del pozo.

73

CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

74

CONCLUSIONES Se realizó el diseño óptimo para la cementación de la cañería 9 5/8“, del Pozo BBL17, tomando en cuenta las características petrofísicas del mismo.  En el intervalo a cementar se pueden observar que existen dos Areniscas: Arenisca Iquiri.- compuesta por una alternancia de areniscas y pelita con espesor de 25 Mts. Arenisca Limoncito.- En la cual prevalecen sedimentos peliticos de plataforma marina distal, con muy delgadas intercalaciones de niveles arenosos. En el mismo aspecto también se observa, perdida de circulación parcial, inestabilidad, derrumbe, zonas con Presiones altas 15.5 ppg, Temperaturas altas, además existe la presencia de influjos tales como gas, agua y CO2. Al aproximarse a la Arenisca RBR-I se puede evidenciar que la Presión de Poro disminuye, esta Arenisca se caracteriza por presentar Presión Subnormal. Es por eso que se planificó la cementación de Cañería 9 5/8”unos 30 Mts. por encima. Para de esta manera aislar la zona de HP-HT para luego perforar con lodo balanceado base N2.  Tomando en cuenta los parámetros mencionados anteriormente, se procede a diseñar dos tipos de lechada con cemento clase G. Lechada Principal, densificada a 17.5 ppg. Ha base de baritina, agente de control de filtrado D-112, retardador tipo SR-6 para poder aumentar el tiempo de bombeabilidad, antiespumantes, sílice al 35 % para evitar el efecto de retrogresión de la resistencia a la compresión de la lechada ya que en esta zona supera los 250 F. Esta lechada será colocada en los tramos de 3895 - 3095 Mts. Lechada de relleno, densificada a 16.5 ppg. Ha base de baritina con aditivos tales como retardador SR-6, antiespumantes, reductor de filtrado D-112, dispersante D-081.  Se considera el diseño de un solo espaciador mecánico de alta reología para un barrido efectivo del lodo y humectar las paredes del pozo y cañería para tener buena adherencia del cemento y lograr una total aislación de zonas. 75

 Se diseñan dos tipos de lechadas una principal y una de relleno con el propósito de no generar Presión Hidrostática excesiva a favor de la lechada y de esta manera no sobrepasar la Presión de fractura de la formación y así no fracturar la misma. De tal manera que la Lechada Principal tenga una buena adherencia y asegure el zapato de la cañería, mientras que la Lechada de Relleno de menor densidad cubrirá el resto del tramo cubriendo 333 Mts. de la última Cañería de 13 3/8” cementada a 2333 Mts.

RECOMENDACIONES  Se recomienda tener un Pozo estable (sin perdidas de circulación) antes de iniciar con las Operaciones de Cementación.  Se sugiere correr registros de calibre y de producción para asegurar el tope y base de las zonas de interés y realizar un buen diseño de la aislación con cemento.  Para una buena limpieza de pozo se recomienda Iniciar circulación muy lentamente hasta normalizar los parámetros de circulación, reologías del lodo a parámetros requeridos de cementación, geles no progresivos, observar la limpieza de las zarandas. Circular a alto caudal para una mejor limpieza del pozo.  Se aconseja como una buena práctica operativa la reciprocación y rotación de la cañería durante el acondicionamiento del pozo para lavar el revoque de lodo y tener buena adherencia del cemento.  Se recomienda previo a su corrida asegurarse del correcto funcionamiento de los equipos de flotación y de su limpieza interna.  También se recomienda llevar a cabo las Operaciones de acuerdo a la Secuencia Operativa de Cementación del tramo Intermedio-Productor Cañería 9 5/8”, puesto que esta fue elaborada tomando en cuenta las características propias del Pozo BBL-17.

76

 Se recomienda correr registros de evaluación del cemento CBL VDL para verificar la buena calidad de la cementación asegurando una buena aislación de zonas productoras.

77

BIBLIOGRAFÍA  Ministerio de Hidrocarburos y Energía (2011), Campos Gasíferos y Petrolíferos de Bolivia, La Paz, Diciembre 2011.  Ing. Arturo López, Programa de Cementos Petroleros, U.A.G.R.M., 2010.  Gomà, Fernando. Cemento portland y otros aglomerantes. 1979.  SCHLUMBERGER, (11/10/2007), Curso Aditivos de Cementación.  American Petroleum Institute (2005), Especificación 10/ISO 10426-1 Especificación para Cementos y Materiales para Cementación de Pozos, (ED. 23)  YPFB CHACO SA., (Abril 2014), BBL-17 Plan de Operaciones Perforación.  YPFB CHACO SA. – INTERGAS MUD LOGGING SERVICES (2008), Informe Geológico BBL-10, Doc. ILS 02

78

ANEXOS

79

CAMPO BULO BULO

Anexo 1 Correlación Estructural de la Formación Roboré

CORRELACION ESTRUCTURAL

BBL-11

FM. ROBORE.

BBL-10

BBL-17 BBL-X8

3895 m MD

-3583 m TVDSS

3991 m MD

-3679 m TVDSS

A r .

R O B O R E

I

ROBORE I

4062 m MD

-3750 m TVDSS

4072 m MD

-3759 m TVDSS

ROBORE II

-3876 m TVDSS

ROBORE III

A r .

R O B O R E

I I I

4191 m MD

4374 m MD

-4038 m TVDSS

CAMPO BULO BULO TD. 4400 m MD, -4059 m TVDSS

CORRELACION ESTRUCTURAL

Fuente YPFB Chaco S.A.

FM. ROBORE Noviembre 2013

80

Anexo Compartimentos de Presión en Bulo Bulo

Fuente YPFB Chaco S.A.

81

Anexo 4 Gradiente de Temperatura

Fuente YPFB Chaco S.A.

82