Cementacion Primaria

Cementación Primaria

de Pozos

Relación entre las presiones

Ph > Pyac (200 a 500 psi por encima)

Ph < Psc (evita levantar los estratos)

Ph < PF (evita la fractura a nivel de la zapata)

Psc > Pyac (para conseguir los fluidos en el yacimiento)

% Pcirc + Ph > Pyac (evitar contingencias)

% Pcirc + Ph < PF (evitar fracturar)

% Pcirc + Ph < Psc (evitar levantar los estratos)

Cementación Primaria de Pozos

INTRODUCCIÓN

Densidad equivalente de fluido, ppg

P. n

orm

alP.

Ano

rmal

(G

e opr

esió

n)

PR

OF

UN

DI D

AD

, pie

s

Densidad equivalente de fractura

Densidad equivalente de fractura menos margen de arremetida

Densidad del fluido mas margen de viaje

Densidad equivalente de Pres. de Yac.

Densidad equivalente, ppg

Conductor

Superficial

Intermedio

Producción

Intermedio

Diseño de Puntos de Asentamiento


INTRODUCCIÓN

Cementación de

Pozos

CEMENTACIÓN DE POZOS

Función del Proceso de la Cementación de Pozos La función principal es la fijación del revestidor a las

paredes del hoyo para garantizar la perforación de la próxima fase, cumpliendo algunas de las siguientes razones:

Proteger y asegurar la tubería en el hoyo Aislar zonas de agua superficial y evitar

contaminación de las mismas Aislar zonas indeseables y zonas de diferentes fluidos Evitar o resolver problemas de pérdidas de

circulación, pegas de tubería, abandono de zonas no productoras

Tipos de Cementación Primaria Secundaria


Tipos de Cementación

Primaria Una vez bajado los diferentes revestidores se realiza una

Cementación convencional, utilizando para ello un procedimiento que involucra: tapones, espaciadores, lechadas (barrido y/o cola), aditivos generales de acuerdo al tipo de pozo, fluido de desplazamiento

Secundaria Este tipo de Cementación se puede describir como el

proceso de forzamiento de lechadas de cemento, debido a un defecto de la Cementación primaria o por sellar, abandonar o proteger la migración de fluidos.

Este tipo de Cementación conlleva a unos procedimientos más especializado para la solución de problemas existentes.



Tipos de Cementación

En la perforación de un pozo se efectúan por lo menos dos cementaciones, sin embargo en la historia de un pozo petrolero pueden ser muchas las que pueden efectuarse:

Cementación de todo el espacio anular entre el hoyo y la tubería de revestimiento (Revestimiento superficial)

Cementación del espacio anular, solamente en una sección inferior (Revestimiento Intermedio o de Producción)

Cementación de intervalos de espacio anular en pozos relativamente profundos o de características especiales (Cementación por etapas)

Cementación en zonas bien definidas para excluir producción de agua ,gas o para abandonamiento (Cementación forzada).

Cementación para formar puentes que obstruyan totalmente ciertos intervalos



Fases de la Perforación

Son todas aquellas etapas necesarias para poder alcanzar la zona productora de hidrocarburos seleccionada. Dependiendo de ciertas características del yacimiento algunos pozos se perforan en dos o más fases

Fase I Hoyo Piloto 36”

Fase II Hoyo Conductor 26”

Fase III Hoyo Superficial 17 ½”

Fase IVHoyo Intermedio 12 ¼”

Fase V Hoyo Producción 8 ½”



Fases Convencionales

26”

17 1/2”

12 1/4”

8 1/2”

HoyoConductor

Hoyo deSuperficie

Hoyo Intermedio

Hoyo de producción

Fases de hoyos más comunes



Conductor

Revestidor superficial

Revestidor Intermedio

Tieback de producción

Tubería de producción Camisa de producción

Arreglos más comunes



Fases de la Cementación

Lechada de Barrido:Cemento clase “H”Volumen: 408 BLSDensidad: 98 lbs/pc (13.1 lbs/gal)

Lechada de Anclaje:Cemento clase “H”Volumen: 154 BLSDensidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal)

Lechada de Anclaje:Cemento clase “H”+AditivosVolumen: 204 BLSDensidad: 121 lbs/pc (16.2 lbs/gal)







Pruebas del Cemento Al realizar una mezcla agua cemento se requiere conocer

sus propiedades para una eficaz cementación, por lo que se realizan las pruebas siguientes :

Relación Agua-cemento Filtración Densidad Tiempo de Espesamiento Resistencia a la Compresión Permeabilidad del Cemento Calor de hidratación Porcentaje de cal libre (Efecto del sulfato) Reología

Relación Agua-Cemento: El API, recomienda usar 5,2

galones de agua por saco de cemento. Ver referencia de la Calidad del Agua de Mezcla



Calidad del Agua de Mezcla Siempre es recomendable el uso de agua potable si está

disponible. Sin embargo, en un taladro el agua se obtiene de una fosa abierta, un pozo perforado o una laguna. Esta agua puede contener contaminantes que pueden producir fallas en la cementación

Entre estos contaminantes están: Fertilizantes disueltos en el agua de lluvia Desperdicios en los causes Productos de agricultura solubles (caña de azúcar,

remolachas, etc ) Vegetación descompuesta que produce Ácido Húmico, los

cuales reducen el tiempo de espesamiento del cemento

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

Calidad del Agua de Mezcla Siempre es recomendable el uso de agua potable si está

disponible. Sin embargo, en un taladro el agua se obtiene de una fosa abierta, un pozo perforado o una laguna. Esta agua puede contener contaminantes que pueden producir fallas en la cementación

Entre estos contaminantes están: Fertilizantes disueltos en el agua de lluvia Desperdicios en los causes Productos de agricultura solubles (caña de azúcar,

remolachas, etc ) Vegetación descompuesta que produce Ácido Húmico, los

cuales reducen el tiempo de espesamiento del cemento

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



Filtración: La filtración del cemento puro es alta, unos 1000 cc en un filtro prensa a 1000 psi y durante 30 minutos usando una malla N. 323. Para una cementación primaria debe reducirse a un rango de 150 a 400 cc o menos.



Densidad: La relación entre el peso de la mezcla y su volumen. La densidad de la mezcla agua cemento varia de acuerdo a los aditivos usados. Se mide con la balanza de lodos



Tiempo de Espesamiento Se considera la mezcla no fraguada mientras mantenga su condición de bombeabilidad . El API considera el tiempo de espesamiento, al tiempo que transcurre desde su preparación hasta que alcance una viscosidad de 100 poises, se mide con un “Consistómetro”, donde se pueden simular las condiciones de hoyo



Resistencia a la Compresión: El API recomienda que la resistencia a la compresión de un cemento después de 24 horas de fraguado no debe ser menor de 500 psi. El cemento puro ofrece mayor resistencia que lo especificado, pero al usar aditivos se deben realizar pruebas porque estos reducen este parámetro.

Analizador Ultrasónico de Cemento ( U.C.A )

Analizador Ultrasónico de Cemento ( U.C.A )



Permeabilidad: La permeabilidad de un núcleo de cemento fraguado, se determina midiendo la tasa de flujo a través del núcleo, a un diferencial de presión dado a través de la longitud del núcleo



Calor de hidratación: Al mezclarse el cemento con el agua, ocurre una reacción exotérmica con una considerable liberación de calor. Mientras mayor sea la cantidad de cemento, mayor es la liberación de calor.

Porcentaje de cal libre: El agua sulfatada es muy destructiva

para los Cementos Portland, el deterioro se caracteriza por la expansión, perdida de resistencia, agrietamiento y falla del cemento



Reología: La reología de cementación es determinada utilizando un reómetro de seis velocidades equipado con la manga de rotor apropiada y el muelle de torsión y “bob”.Después de grabar las lecturas de dial correspondientes a las seis velocidades rotarias preseleccionadas (600, 300, 200, 100, 6 y 3 rpm), los diferentes parámetros reológicos pueden ser calculados – valores Vp, Pc, n y K



ADITIVOS UTILIZADOS

Definiciones Generales Gravedad Especifica:

Se define como la relación entre la densidad de un fluido cualquiera y la densidad de un fluido patrón, siendo para el caso de los líquidos el agua. También puede obtenerse a partir de la relación de los gradientes de presión.

Requerimiento de Agua: Es el volumen expresado en galones por cada saco de

cemento necesario para preparar una mezcla agua-cemento con una determinada relación agua-cemento.

Relación agua-cemento RAC: Es el porcentaje de agua necesario para preparar una

mezcla nítida de acuerdo con el tipo de cemento.


ADITIVOS UTILIZADOS

Definiciones Generales Rendimiento:

El rendimiento del cemento en pies cúbicos por saco, es el volumen que será ocupado por el cemento, el agua de mezcla y los aditivos una vez que la lechada este mezclada. Esto variará dependiendo de la clase de cemento.

Mezcla Nítida: Es la mezcla agua-cemento sin aditivos.

Densidad de la lechada: Una mezcla estándar que comprenda 5 galones de agua y 94

libras (1 saco) de cemento, creará una lechada con una densidad de 15.8 lpg. La densidad de la lechada es ajustada variando, ya sea la proporción del agua de mezcla o el uso de aditivos. La mayoría de las densidades de lechada se encuentran en un rango 11-18.5 lpg


ADITIVOS UTILIZADOS

Definiciones Generales Volumen bulk:

Es el volumen ocupado por un cierto peso de material seco incluyendo espacios vacíos entre las partículas sólidas.

Volumen absoluto: Es el volumen ocupado por el mismo peso de material

menos los espacios vacíos entre las partículas.


ADITIVOS UTILIZADOS

Clase de cementoAPI

Agua Mezclada

Gal/Saco %

Densidad dela Lechada

Lbs/Gal

Rendimiento de la

lechada Pie3/Saco

A 5.2 46 15.6 1.18

B 5.2 46 15.6 1.18

C 6.3 56 14.8 1.32

G 5.0 44 15.8 1.15

H 4.3 38 16.4 1.06

D,E,F 4.3 38 16.4 1.06

Propiedades de la mezcla agua-cemento Propiedades de la mezcla agua-cemento


ADITIVOS UTILIZADOS

Aditivos para reducir Densidad

DENSIDAD (lbs/gal).

G = (137.316 + 6.3545 x (%B)) / (8.8 + 0.6934 x (%B))

PORCENTAJE DE BENTONITA(Para una densidad conocida)

%B = (8.8 x G – 137.316) / (6.3545 – 0.6934 x G)

REQUERIMIENTO DE AGUA(Galones por saco de cemento)

Vw = 5.2 + 0.65 x %B

RENDIMIENTO DE LA MEZCLA(Pie3 de mezcla por saco de cemento)

R = 1.18 + 0.0927 x %B

GRAVEDAD ESPECIFICA 2.65

RANGO DE USO (Porcentaje en peso)

CEMENTO NORMAL 0 – 8% CEMENTO MODIFICADO 9 – 16%

REQUERIMIENTO DE AGUA:(1.3 gal / 2% de Bentonita)

CLASIFICACION: CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46% B E N T O N I T A

(Montmorillonita Sodica)

CEMENTO CLASE ARELACION AGUA-

CEMENTO: 46%BENTONITA

%REQUERIMIENTO DE

AGUA (gal / sc)DENSIDAD

(lbs / gal)RENDIMIENTO

(pie3 / sc)

0 5.2 15.6 1.18

1 5.85 15.1 1.27

2 6.50 14.7 1.36

3 7.15 14.4 1.46

4 7.80 14.1 1.55

5 8.45 13.8 1.64

6 9.10 13.5 1.73

7 9.75 13.3 1.83

8 10.40 13.1 1.92

Efecto de la Bentonita en la Mezcla Agua-Cemento

ADITIVOS UTILIZADOS


DENSIDAD (lbs/gal).

G = (137.316 + 1.3332 x (PG)) / (8.8 + 0.1522 x (PG))

PESO DE GILSONITA(Para una densidad conocida)

PG = (8.8 x G – 137.316) / (1.33332 – 0.1522 x G)


Vw = 5.2 + 0.04 x PG


R = 1.18 + 0.0203 x PG

CLASIFICACION: CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46%


Ecuaciones para determinar los efectos de la Gilsonita en la Mezcla Agua-Cemento

ADITIVOS UTILIZADOS

GILSONITA (Asfalto Sólido Natural Completamente Inerte)

EFECTO DE LA GILSONITA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO

CEMENTO CLASE ARELACION

AGUA- CEMENTO: 46%

GILSONITA(lbs / sc)

REQUERIMIENTO DE AGUA (gal / sc)

DENSIDAD(lbs / gal)

RENDIMIENTO(pie3 / sc)

0 5.2 15.6 1.18

10 5.4 14.7 1.36

20 5.7 14.0 1.55

25 6.0 13.6 1.66

50 7.2 12.5 2.17


ADITIVOS UTILIZADOS


DENSIDAD (lbs/gal).

G = (137.316 + 4.3553 x (%D)) / (8.8 + 0.46374 x (%D))

PORCENTAJE DE DIATOMACEA(Para una densidad conocida)

PD = (8.8 x G – 137.316) / (4.3553 – 0.46374x G)


Vw = 5.2 + 0.41 x (%D)


R = 1.18 + 0.062 x %D


Ecuaciones para determinar los efectos de la Diatomea en la Mezcla Agua-Cemento

ADITIVOS UTILIZADOS


RANGO DE USO 0 – 40% EN PESO

REQUERIMIENTO DE AGUA: 4.1 gal / 10%

VOLUMEN ABSOLUTO 0.05716 gal / lbs

EFECTO DE LA TIERRA DIATOMACEA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO

CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46%

DIATOMACEA(%)


DENSIDAD(lbs / gal)


0 5.2 15.6 1.18

10 9.3 13.4 1.80

20 13.4 12.4 2.41

30 17.5 11.8 3.04

40 21.6 11.3 3.66

Tierra Diatomacea


ADITIVOS UTILIZADOS

Barita (Sulfato de Bario Pulverizado)

EFECTO DE LA BARITA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO


BARITA(lbs / sc)


DENSIDAD(lbs / gal)


0 5.2 15.6 1.18

10 5.4 16.0 1.25

20 5.7 16.3 1.32

30 5.9 16.7 1.39

40 6.2 17.0 1.46

50 6.4 17.3 1.53

100 7.6 18.3 1.88

139 8.5 18.9 2.15


RANGO DE USO 0 – 135 lbs/sc

REQUERIMIENTO DE AGUA: 2.4 gal / 100 lbs

DENSIDAD MAXIMA RECOMENDABLE 19.0 lbs / gal.


ADITIVOS UTILIZADOS

Barita (Sulfato de Bario Pulverizado)

CEMENTO CLASES D-ERELACION

AGUA- CEMENTO: 38%

BARITA(lbs / sc)


DENSIDAD(lbs / gal)


0 4.3 16.5 1.05

10 4.5 16.9 1.12

20 4.8 17.3 1.19

30 5.0 17.6 1.26

40 5.3 17.9 1.33

50 5.5 18.1 1.40

100 6.7 19.0 1.75


ADITIVOS UTILIZADOS

DENSIDAD (lbs/gal).

G = (137.316 +1.2 x (PB)) / (8.8 + 0.0524 x (PB))

PESO DE BARITA(Para una densidad conocida)

PB = (8.8 x G – 137.316) / (1.2 – 0.0524 x G)


Vw = 5.2 + 0.024 x (PB)


R = 1.18 + 0.007 x PB

CLASIFICACION: CEMENTO CLASE A RELACION AGUA- CEMENTO: 46%3

Ecuaciones para determinar los efectos de la Barita en la Mezcla Agua-Cemento


ADITIVOS UTILIZADOS

CLASIFICACION: CEMENTO CLASE D-E RELACION AGUA- CEMENTO: 38 %

Ecuaciones para determinar los efectos de la Barira en la Mezcla Agua-Cemento

DENSIDAD (lbs/gal).

G = (129.736 + 1.2 x (PB)) / (7.86 + 0.0524 x (PB))

PESO DE BARITA(Para una densidad conocida)

PB = (7.86 x G – 129.736) / (1.2 – 0.0524 x G)


Vw = 4.29 + 0.024 x (PB)


R = 1.05 + 0.007 x PB


ADITIVOS UTILIZADOS

Hematita (Oxido de Hierro Natural)



REQUERIMIENTO DE AGUA: 3% EN PESO DE HEMATITA

EFECTO DE LA HEMATITA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO


HEMATITA(lbs / sc)


DENSIDAD(lbs / gal)


0 5.20 15.6 1.18

10 5.24 16.3 1.22

20 5.27 16.9 1.25

30 5.31 17.5 1.29

40 5.34 18.0 1.32

50 5.38 18.6 1.36

100 5.56 21.0 1.54


ADITIVOS UTILIZADOS

Hematita (Oxido de Hierro Natural)EFECTO DE LA HEMATITA

EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO

CEMENTO CLASE D – E RELACION AGUA- CEMENTO: 38%

HEMATITA(lbs / sc)


DENSIDAD(lbs / gal)


0 4.29 16.5 1.05

10 4.33 17.2 1.09

20 4.36 17.9 1.12

30 4.40 18.6 1.16

40 4.43 19.1 1.19

50 4.47 19.7 1.23

60 4.51 20.2 1.26

70 4.54 20.8 1.30

80 4.58 21.2 1.33

90 4.61 21.7 1.37

100 4.65 22.1 1.41


ADITIVOS UTILIZADOS

DENSIDAD (lbs/gal)

G = (137.316 +1.03 x (PH)) / (8.8 + 0.0266 x (PH))

PESO DE HEMATITA(Para una densidad conocida)

PH = (8.8 x G – 137.316) / (1.03 – 0.0266 x G)


Vw = 5.2 + 0.0036 x (PH)


R = 1.18 + 0.00356 x PH


Ecuaciones para determinar los efectos de la Hematita en la Mezcla Agua-Cemento


ADITIVOS UTILIZADOS



REQUERIMIENTO DE AGUA: NO REQUIERE AGUA ADICIONAL

EFECTO DE LA ARENA DE OTAWA EN LA MEZCLA AGUA- CEMENTO


HEMATITA(lbs / sc)


DENSIDAD(lbs / gal)


0 5.2 15.6 1.18

10 5.2 15.9 1.24

20 5.2 16.2 1.30

30 5.2 16.5 1.36

40 5.2 16.7 1.42

50 5.2 16.9 1.48

60 5.2 17.1 1.54

70 5.2 17.3 1.60

80 17.5 17.5 1.66

Arena de Otawa (Dióxido de Silice)


ADITIVOS UTILIZADOS


ADITIVOS UTILIZADOS

CLORURO DE CALCIO (%)

TIEMPO DE ESPESAMIENTO (Hrs: Min)

PROFUNDIDADES (pies)

1000 2000 4000 6000

0 4:40 4:00 3:36 2:25

2 1:55 1:43 1:26 1:10

4 0:58 0:52 0:50 0:50

Efectos del Cloruro de Calcio en el Tiempo de Espesamiento

CLORURO DE CALCIORANGO DE USO 0 – 4% EN PESO

REQUERIMIENTO DE AGUA NO REQUIERE AGUA ADICIONAL

TIPO DE CEMENTO TODAS LAS CLASES API

Aceleradores de Tiempo de Fraguado


ADITIVOS UTILIZADOS

Efectos del Cloruro de Sodio en el Tiempo de Espesamiento

Cloruro de Sodio

CLORURO DE SODIO

(%)

TIEMPO DE ESPESAMIENTO (Hrs: Min)

PROFUNDIDADES (pies)

1000 2000 4000 6000

0 4:40 4:00 3:36 2:25

2 3:05 2:27 1:52 1:13

4 3:05 2:35 1:35 1:20

CLORURO DE SODIORANGO DE USO 0 – 5% EN PESO

REQUERIMIENTO DE AGUANO REQUIERE AGUA

ADICIONAL

TIPO DE CEMENTO TODAS LAS CLASES API


ADITIVOS UTILIZADOS

Efectos del Cloruro de Sodio en la Resistencia a la Compresión

Cloruro de Sodio

TIEMPO DE CURADO

(Hrs)

CLORURO DE SODIO

(%)

RESISTENCIA A LA COMPRESION

TEMPERATURA (ºF) / PRESIÓN (lppc)

80 º / 0 95º / 800 110º / 1600

12 0 405 1065 1525

24 0 1930 2710 3680

12 2 960 1590 2600

24 2 2260 3200 3420

12 4 1145 1530 2375

24 4 2330 3550 3400


ADITIVOS UTILIZADOS

Efectos del Lignosulfonato en el Tiempo de Espesamiento

Retardadores del Tiempo de Espesamiento

RETARDADOR(%)

TIEMPO DE ESPESAMIENTO (Hrs: Min), CEMENTO CLASE A

PROFUNDIDAD (pies)

8000 10000 12000 14000 16000 18000

0 1:15 1:14 - - - -

0.2 2:12 1:48 1:28 1:00 0:48 0.37

0.3 3:32 2:48 2:09 1:19 0:58 0.37

0.4 4:00 3:35 2:56 2:00 1:15 1:00

0.5 4:00 4:00 3:40 2:42 1:36 1:12

LIGNOSULFONATOS

RANGO DE USO 0.0 – 1.5%

REQUERIMIENTO DE AGUA NO REQUIERE AGUA ADICIONAL


ADITIVOS UTILIZADOS

Porcentajes de Lignosulfonato recomendados para el Cemento Clase A

PROFUNDIDAD(PIES)

TEMPERATURA (F)LIGNO-

SULFONATO(%)

TIEMPO DE ESPESAMIENTO

(Hrs)

ESTATICA CIRCULANTE

0-6000 80-170 80-113 0 2-4

6000-10000 170-230 113-144 0.1-0.5 2-4

10000-14000 230-290 144-206 0.5-0.7 3-4

14000-18000 290-350 206-300 0.7-1.5 #

#: Para estas condiciones se requieren pruebas especiales de laboratorio


ADITIVOS UTILIZADOS

Porcentajes de Lignosulfonato recomendados para el Cemento Clase G-H

PROFUNDIDAD(PIES)

TEMPERATURA (F)LIGNO-

SULFONATO (%)

TIEMPO DE ESPESAMIENTO

(Hrs)

ESTATICA CIRCULANTE

0-6000 140-170 103-113 0 3-4

6000-10000 170-230 113-144 0.1-0.3 3-4

10000-14000 230-290 144-206 0.3-0.6 2-4

14000-18000 290-340 206-300 0.6-1.0 #

#: Para estas condiciones se requieren pruebas especiales de laboratorio


ADITIVOS UTILIZADOS

RETARDADOR(%)

CEMENTO CLASE A, CMHEC

PROFUNDIDAD (PIES)

6000 8000 10000 12000 14000

0.1 2:40 2:05 1:35 - -

0.2 3:00 2:50 2:20 1:50 1:42

0.4 - - 2:56 2:50 2:00

0.6 - - 2:30 2:20 1:50

RETARDADOR(%)

CEMENTO CLASE A, PRODUCTOS ORGANICOS

PROFUNDIDAD( PIE)

10000 12000 14000 16000 18000

0.1 1:40 1:15 0:50 - -

0.2 2:40 2:10 1:35 1:00 0:45

0.4 - - 2:30 1:38 1:00

Efectos de algunos Materiales Inorgánicos y del CMHEC en el Tiempo de Espesamiento


ADITIVOS UTILIZADOS

Controladores de Pérdida de Circulación

MATERIAL FORMARANGO DE USO

REQUERIMIENTO DE AGUA

GILSONITA GRANULAR 50 lbs/Sc 2 gal/50 lbs

PERLITA GRANULAR 0.5 - 1.0 pie3/Sc 4 gal/pie3

CASCARA DE NUEZ GRANULAR 1 - 5 lbs/Sc 0.85 gal/50 lbs

PAPEL CELOFAN HOJUELAS 0.1- 1.0 lbs/Sc NO

NYLON FIBRAS 0.1 - 0.3 lbs/Sc NO

Materiales para obstruir el Flujo de Fluido hacia la formación


ADITIVOS UTILIZADOS

Controladores de Filtración

MATERIALESRANGO DE

USO

POLIMEROS ORGÁNICOS (CELULOSA) 0.1 – 0.5%

POLIMEROS ORGÁNICOS (DISPERSANTES) 0.1 – 1.25%

CARBOXIMETIL – HIDROXIMETIL CELULOSA

0.3 – 1.0%

CEMENTO CON BENTONITA DISPERSANTE

BENTONITA 12 – 16%

DISPERSANTE 0.7 – 1.0%


ADITIVOS UTILIZADOS

Reductores de Fricción

MATERIALESRANGO DE

USO

POLIMEROS ORGÁNICOS (DISPERSANTES)

0.1 – 1.25%

CLORURO DE SODIO 1.0 – 16 lbs/Sc

LIGNOSULFONATO DE CALCIO 0.1 – 1.0 lbs/Sc

ÁCIDOS ORGÁNICOS 0.1 – 1.0 lbs/Sc

Materiales dispersantes

Equipos de

Cementación

Equipos de Cementación Se utilizan herramientas sencillas y con una función

específica, estas son :

Zapata Guía: Es un niple colocado en la parte inferior del primer tubo, para permitir una libre introducción de la tubería en el hoyo. Su forma esférica en la parte inferior hace que el contacto con la pared del hoyo sea lo mas suave posible y permita la bajada del revestidor

Zapata Diferencial: Sirve de zapata guía y de flotador. Tiene un dispositivo que permite el llenado de la tubería, de esta forma ejerce una flotación y ayuda con el peso de la tubería, este dispositivo interno puede convertirse en una válvula de retencion


EQUIPOS DE CEMENTACIÓN

Lodo base aceite

Espaciador base aceite

Lechada de cemento

p1 > p2 > p3 > p4 > p5p4 Pc4

Pc1 > Pc2 > Pc3 > Pc4> Pc5

LODO p = DensidadPc = Punto Cedente

p3Pc3

p2 Pc2

Espaciador base agua

Lavador base aceite

p5Pc5

p1 Pc1

Cementación del Pozo



Equipos de Cementación

Cuello Flotador: Se coloca en el extremo superior del primer tubo (en ocasiones del segundo tubo). Sirve de elemento de flotación y puede transformarse por medios mecánicos en una válvula de retención, permitiendo que el fluido circule de la tubería al espacio anular, pero no anular a tubería, así la mezcla agua cemento se queda en el anular y no regresa a la tubería. También sirve de soporte a los tapones de cementación

Cabezal de Cementación: Se coloca en la parte superior del tubo que asoma a la superficie. Se conecta por medio de “mangueras de acero” a los sistemas de mezclado y bombeo. Posee dos camaras de alojamiento para los tapones de cementacion (blando y duro) y válvulas que permiten la operación completa



Tipos de Válvulas FlotadorasTipos de Válvulas Flotadoras

Válvula de LengüetaVálvula de Lengüeta

Válvula de BolaVálvula de Bola

Válvula de PistónVálvula de Pistón



Cabezal de Cementación



Tipos de Cabezales de Cementación



Cabezal para un solo Tapón

Cabezal para dos tapones

Equipos de Cementación Tapones de Cementación : Se introducen en la tubería de

revestimiento durante la operación del bombeo y desplazamiento, se utilizan dos tapones durante el proceso:

Tapón Inferior: Separa la mezcla agua cemento del fluido en el pozo y limpia la pared de la tubería del fluido en el pozo, esta diseñado de manera que a presiones de 300 a 400 psi se rompe un diafragma y permite la continuación del flujo de cemento al llegar al cuello flotador.

Tapón Superior: Separa la mezcla agua cemento del fluido desplazante ,y limpia la tubería de la mezcla agua cemento . Es una pieza casi sólida y al llegar al cuello flotador obstruye el flujo, lo que indica que la mezcla agua cemento ha sido colocada en su sitio.




Tapón Inferior:

Tapón Superior:



Desplazamiento

Bombeo de Cemento con Tapones Superior é Inferior

Bombeo de Cemento con Tapones Superior é Inferior

Método preferido.

Tapón Inferior barre la película del fluido

del ID del revestidor.

Indicación en superficie de la colocación

del cemento.

Máxima separación cemento / fluido.

Método preferido.

Tapón Inferior barre la película del fluido

del ID del revestidor.

Indicación en superficie de la colocación

del cemento.

Máxima separación cemento / fluido.




Centralizadores: Se colocan en la tubería de revestimiento para mantenerla centralizada en el hoyo y permitir que el espesor de cemento sea uniforme alrededor de toda la tubería, se colocan así:

- El primero, entre la zapata y el cuello flotador - El segundo, en la unión del segundo tubo con el tercer tubo - De allí en adelante, un centralizador cada dos tubos, hasta 40 pies por debajo del tope del cemento o según diseño

Raspadores: Se colocan en la tubería de revestimiento con el objeto de limpiar el revoque que se ha formado en la pared del pozo.



Centralizadores Inductores de

Turbulencia:

Son equipos que se colocan en

el revestimiento, los cuales no

solamente centralizan, sino que

también mejoran enormemente

el éxito de la cementación.

Tipos de Centralizadores




Centralizadoresde Flejes

Centralizadoresde Flejes

Centralizador de Fleje c/Turbo-aleta

Instalado sobre Anillo Tope

Centralizador de Fleje Instalado

sobre Collar del Revestidor



CentralizadoresRígidos

CentralizadoresRígidos

Centralizador Rígido

Centralizador para Hoyo Reducido




Definición de Standoff: Separación mínima permitida entre el hoyo y el revestidor

para garantizar una buena cementación. Según API el valor recomendado es 67 %

Definición de Standoff: Separación mínima permitida entre el hoyo y el revestidor

para garantizar una buena cementación. Según API el valor recomendado es 67 %

AB

Formación

Lodo

Cemento

Revestidor

C% Standoff = C x 100

(A – B )



Tipos de RaspadoresRaspadores de Pared RotatoriosRaspadores de Pared Rotatorios



Espaciadores y Lavadores La contaminación de la lechada de cemento por el fluido de

perforación, puede producir una interface incompatible, exhibiendo un incremento en la viscosidad y en la presión de bombeo.

En casos extremos pueden resultar en la suspensión del trabajo de cementación sin terminar el desplazamiento de la lechada o la fractura de la formación.

Por estas razones, se requiere el uso de Espaciadores y/o Preflujos diseñados, para separar el fluido de perforación de la lechada de cemento y/o Lavar o Diluir el fluido de perforación en el hoyo y acondicionarlo para la lechada de cemento respectivamente.

Para la selección adecuada de un Espaciador o Preflujo se deben realizar las pruebas de compatibilidad del mismo con el fluido y la lechada de cemento.



Compatibilidad de Fluidos.

Separación de Fluidos.

Mejora la Eficiencia de

Desplazamiento de Lodo.

Protección de Formación.

Suspensión de Sólidos.

Compatibilidad de Fluidos.

Separación de Fluidos.

Mejora la Eficiencia de

Desplazamiento de Lodo.

Protección de Formación.

Suspensión de Sólidos.

Espaciadores y Lavadores

- Características:



Tipos y

Diseños de las

Lechadas de Cemento

TIPOS Y DISEÑOS

Pasos a seguir para el diseño de lechadas de cemento

Determinar la geometría del hoyo perforado, peso del lodo, tipo de lodo, altura de la columna de cemento y los tipos de formaciones expuestas.

Determinar la presión de fractura en le fondo (Densidad y Tasa de Bombeo Máxima).

Determinar la temperatura estática y circulante de fondo (BHST, BHCT).

Determinar si existen condiciones especiales que requieran del control de perdidas de fluido, prevención de la migración de gas, etc.


Pasos a seguir para el diseño de lechadas de cemento

Estimar el tiempo de bombeo, el factor de seguridad y el régimen de flujo.

Seleccionar el diseño inicial de la lechada para la prueba.

Es importante hacer un breve repaso de los aspectos reológicos presentes en el Diseño de una Lechada de Cemento, así mismo los distintos Tipos de Regimenes de Flujo


TIPOS Y DISEÑOS

TIPOS Y DISEÑOS

Reología del Cemento

Tipos de Fluidos Newtoniano:

o Proporcionalidad directa y constante entre la velocidad de corte y el esfuerzo de corte. Viscosidad independiente de la velocidad de corte, comienza a fluir inmediatamente de aplicado un esfuerzo

No Newtonianoso No-Newtonianos: No presentan proporcionalidad

directa entre fuerza y flujo a presión y temperatura constante, necesitan de un esfuerzo adicional para comenzar a fluir


Reología del Cemento


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

Esfu

erz

o d

e C

ort

e lb

s/1

00

pie

s2)

Esfu

erz

o d

e C

ort

e lb

s/1

00

pie

s2)

No- Newtonianos

Newtonianos

Las Lechadas de Cemento son Fluidos No Newtonianos

TIPOS Y DISEÑOS

Regimenes de Flujo


Flujo Turbulento 95 % remoción del lodo

Flujo Tapón 60 % remoción del lodo

Flujo Laminar 90 % remoción del lodo

TIPOS Y DISEÑOS


Mecanismos de desplazamiento

Reglas Operacionales Mover tubería para mejorar desplazamiento del fluido en

el espacio anular. De no ser posible usar centralizadores inductores de turbulencia

Con el revestidor en el fondo iniciar movimiento de tubería (siempre que este se posible) y acondicionamiento del fluido de perforación

La velocidad de reciprocación del revestidor debe abarcar unos 15 pie en tres minutos aproximadamente

De rotarse la tubería hacerlo entre 3 y 10 RPM.

Las propiedades del fluido de perforación deben ser bajas sin producir sedimentación.

TIPOS Y DISEÑOS



Reglas Operacionales Acondicione el hoyo con altas tasas de circulación del

fluido de perforación.

Utilice píldora indicadora para verificar área de flujo, el 95% del hoyo debe estar en circulación.

Controle los parámetros de Cementación en tiempo real.

Observe retorno de pre-flujo del Cemento a la superficie. Mantener control sobre la viscosidad embudo y la densidad.

No sobre desplace.

Luego de asentar tapón de tope, libere la presión y mida el volumen de reflujo para verificar equipo de flotación

TIPOS Y DISEÑOS



Reglas Operacionales Realice el reporte de trabajo de Cementación,

incluyendo: Volumen Densidad Tasa de flujo Presión en el cabezal de cada uno de los fluidos

bombeados Colocación de los accesorios del revestidor como:

centralizadores, raspadores, anillo y zapata Herramienta de doble etapa, etc Registro de presiones de la secuencia operacional Mezcladores Movimiento de tubería (tipo, tasa y tiempo real)

TIPOS Y DISEÑOS


Otros factores a considerar

Antes de correr el revestidor Acondicionamiento del hoyo con viajes cortos Registro de calibración (caliper) para calcular el volumen

de llenado.

Durante la corrida del revestidor Correr el revestidor a 1000 pie/hr en formaciones no

consolidadas y 2000 pie/hr en rocas duras (calizas/dolomitas)

Romper circulación cada 1000 a 3000 pies (remover revoque)

Centrar revestidor en la mesa rotaria Inspeccionar daños de cuñas y llaves Asentar el revestidor cuando el tapón de desplazamiento

llegue al fondo Circular el hoyo antes de la Cementación

TIPOS Y DISEÑOS


Equipos de Flotación y Tapones de Desplazamiento

Equipos de Flotación Van en la sección inferior del revestidor para reducir la carga. La zapata guía dirige el revestidor a lo largo del hoyo Se combinan zapata guía y cuello flotador y se establece

circulación cuando el revestidor llegue al fondo. La válvula de contra presión previene que el cemento se

regrese hacia el revestidor

Tapones de desplazamiento Para minimizar la contaminación de la interfase entre el lodo

y el cemento se usa un tapón inferior. El tapón de desplazamiento superior evita que el fluido de

desplazamiento se canalice a través del cemento y contamine la lechada.

TIPOS Y DISEÑOS


Consideraciones del tiempo de espera de espesamiento

Obtener una resistencia a la compresión sin que el cemento fragüe el lodo.

El calor de hidratación del cemento es un factor influyente.

Una resistencia a la compresión de 500 lpc es generalmente aceptada en la mayoría de las operaciones.

TIPOS Y DISEÑOS

Formulario General

.- Capacidad interna (Cap. int.) en bls / pieCap. int. = ID ² / 1029.4

.- Capacidad anular (Cap. anu.) en bls / pieCap. anu. = [ID ² - OD ² ] / 1029.4

.- Volumen interno (Vol. int.) en barriles (bls)Vol. int. = Cap. int. x Long. interna seleccionada

.- Volumen anular (Vol. anu.) en barriles (bls)Vol. anu. = Cap. anu. x Long. anular seleccionada

.- Volumen de la lechada (VL) en galones / sksVL = (Peso: Cemento + Aditivos + Agua) (lbs/sks) x Vol.absoluto (gal/lbs)

Nota: Calcular en forma individual y luego sumar. Volumen absoluto = 1 / (SG cemento o aditivos x 8,33) = gal / lbs

FORMULACIONES


.- Densidad de la mezcla (Dm) en lbs / galDm = Peso (lbs/Sk): (Cemento + Aditivos + Agua)

VL

.- Volumen Total de Cemento (Vtc) en pie ³Vtc = Vol. interno + Vol. anular = bls 1 bls = 5.615 pie ³

.- Rendimiento de la mezcla (Rm) en pie ³ / sksRm = VL (gal / sks) / 7.48 (gal / pie ³)

Nota: Cada cemento mezclado API tendrá un % de Agua por Peso de Cemento (BWOC) a menos que se especifique otro tipo de mezcla (mezcla no API)

.- Requerimiento de Agua (Ragua) en gal / sksRagua = Peso del agua requerida (lbs/sks) x Vol. absoluto del agua (gal / lbs)

Nota: Peso del agua requerida incluye Cemento y Aditivos. Volumen absoluto del agua (1 / 8.33 = 0.12)


FORMULACIONES

.- Número de Sacos de Cemento (No. sks)No. sks. = Vtc (pie ³) / Rm (pie ³ / sks) = sks

.- Requerimiento Total de Agua (Rt agua) en blsRt agua = Ragua (gal / sks) x No. sks = bls

42 gal / bls

.- Velocidad anular (Vel. anu.) en pie / minVel. anu. = (24.5 x Q) / (DM ² - dm ²) = pie / min

donde: DM = Diámetro mayor en uso, pulgadas, Dm = Diámetro menor en uso, pulgadas. Q = Gasto o Caudal, gal / min

.- Desplazamiento de la Bomba Triplex (Db) en gal / emboladasDb = 0,0102 x Dc ² x Lc x % EV

donde: Dc = Diámetro de la camisa de la bomba, pulgs, Lc = Largo de la carrera o vástago, pulgs, % EV = % de Eficiencia Volumétrica, fracción


FORMULACIONES

.- Fuerzas hacia arriba (F↑) en libras (lbs)F ↑ = (Long. TR x Cap. Ext. TR x Dm ) x 42

donde: Cap. Ext. TR = OD ² del TR/ 1029.4 = bls / pie

.- Fuerzas hacia abajo (F↓) en libras (lbs)F ↓ = (Long. Sup – CF x Df x Cap. int.) x 42 + (Peso TR x Long. TR)

donde: Df = Densidad del fluido en lbs / gal

.- Presion interna (Pr. int) en psiPr. int. = (0,052 x Dm x h zap-cf) + (0,052 x Df x h sup-cf)

.- Presion anular (Pr. anu.) en psiPr. anu. = (0,052 x Dm x h cemento) + (0,052 x Df x h fluido)

.- ΔP = Panular – Pinterna en psi


FORMULACIONES

.- Factor de seguridad al colapso (Fsc) Fsc = Resistencia al Colapso (psi)

∆P (psi)

.- Factor de seguridad a estallido (Fse)Fse = Resistencia al estallido (psi)

∆P (psi)

.- Tiempo de colocacion de la lechada (Tc) en minutosTc = Td + Tm = minutos

donde:Td = Tiempo de Desplazamiento del Tapon Superior a la tasa de desplazamiento seleccionada, en min Tm = Tiempo de mezclado de la lechada de cemento a la tasa de mezclado seleccionada, en min.


FORMULACIONES

EJERCICIOS

Ejercicios de Diseño: Datos:

Prof. TR intermedio: 9800 pies Prof. TR Superficial: 4500 pies Dhoyo = 12 ¼” (agregar 15 % de exceso por derrumbe) Tope del cemento: 4000 pies TR de 9 5/8” – P-110 – 53,5 lbs/pie, Rosca Buttress ID de TR de 9 5/8” : 8,535 pulgs TR de 13 3/8” – J-55 – 68 lbs/pie ID de TR de 13 3/8”: 12,415 pulgs Longitud Zapata – Cuello Flotador: 80 pies Dfluido: 13,1 ppg (para desplazar y en el hoyo) Tasa de mezclado: 9 bls/min Velocidad crítica deseable: 200 pie / min 2 Bombas Triplex: 6” x 12”, EV= 95%, 120 spm c/u Cemento Tipo “H”, 38% de BWOW 2% de Bentonita (5,3% por cada 1% de Bentonita) Presión de Colapso: 7950 psi y Presión de Estallido: 9160 psi Profundidad del Hoyo de 12 ¼”: 9810 pies Tiempo de fraguado: 3 hrs, 45 min Tasa de desplazamiento: 8 bls / min


Ejercicios de Diseño: Calcule:

Volumen Total de cemento Densidad de la mezcla (ppg) Rendimiento de la mezcla (pie cubico/sxs) Requerimiento de agua (gal/sxs) Número de sxs de cemento (sxs) Caudal requerido para producir la Velocidad

crítica (gal/min) Número de strokes para producir el caudal Presión interna y anular. Diferencial de presión (psi) Factores de Seguridad de Colapso y Estallido Fuerzas hacia abajo y hacia arriba Tiempo de desplazamiento de la lechada de cemento Tiempo de mezclado Tiempo total de la operación. Comparación


EJERCICIOS

Procedimientos para

realizar una Cementación.

Análisis general


PROCEDIMIENTOS

Procedimientos para realizar una cementación Para garantizar un trabajo de Cementación exitoso, es

importante tomar en consideración una cadena de pasos que antes, durante y después, el personal involucrado debe asegurar su ejecución, tales pasos se mencionan a continuación:

Asegurarse de que se ha realizado una Simulación del Trabajo de Cementación, a fin de establecer las velocidades mínimas y máximas, así como la Densidad Equivalente de Circulación (ECD)

Acondicionar el fluido para reducir antes de la corrida final la Reología (punto cedente, geles)

Asegurarse que lo tapones de cemento (inferior y superior) estén correctamente colocados en el Cabezal de Cementación


PROCEDIMIENTOS

Procedimientos para realizar una cementación Bajar la Sarta de Revestimiento hasta unos cuantos pies por

encima del fondo. En caso de ser requerido, romper circulación durante la bajada

Se recomienda circular un volumen de la Sarta de Revestimiento, esto con el fin de asegurarse antes del Proceso de Cementación que nada obstruya la zapata guía y para remover cualquier presencia de Gas que se haya acumulado durante el viaje

Bombear Espaciadores – Soltar Tapón de Fondo y posteriormente bombear la Lechada de Cementación tanto de barrido o llenado, como la de Cola o Anclaje

Soltar el Tapón Superior, desplazar la línea de Cementación e iniciar el Desplazamiento según programa de Tasas planificadas


PROCEDIMIENTOS

Procedimientos para realizar una cementación Dependiendo lo que se encuentre el espacio anular (fluido,

espaciador o cemento), es necesario variar la Velocidad de Desplazamiento. Es importante conocer que a fin de maximizar la remoción del fluido y reducir la contaminación es necesario mantener un flujo torrente

Una vez que según cálculos el tapón de fondo llegue al Cuello Flotador, el diafragma se debería romper permitiendo así un bombeo continuo

Conocido el Volumen de Desplazamiento, la velocidad debería ser reducida cuando se este alcanzando el Cuello Flotador, esto a fin de prevenir presiones excesivas y cualquier impacto al momento de colocar el Tapón

En caso de que el golpe no suceda, se recomienda desplazar hasta la mitad de la longitud de separación entre cuello y zapata


PROCEDIMIENTOS

Procedimientos para realizar una cementación Se debe monitorear todos los retornos de Fluido, esto podría

ser un indicativo de posible fractura de la formación

En caso de pérdida, la velocidad de desplazamiento debe ser ajustada a fin de disminuir las pérdidas de presión por fricción en el espacio anular y por ende el ECD

Asegurar asentar el tapón con aproximadamente 1000 lpc, previa confirmación de no exceder el margen de ruptura de la tubería de revestimiento

Esta presión deberá ser entonces liberada, a fin de confirmar que la válvula flotadora esta funcionado y por ende soportando la presión diferencial de fondo debido al peso del cemento en el espacio anular


PROCEDIMIENTOS


Técnicas de Colocación del Cemento Existe diferentes técnicas para realizar un trabajo de

Cementación, a continuación se presentan algunos de estas:

Cementacion a través de tubería de perforación “Stab-in”

Revestidores con grandes diámetros Zapata flotadora tipo “Stab-in” Cemento mezclado y bombeado a través de la

tubería de perforación.

Rellenado “Top-Job” Recementar por encima del anular. Sarta de diámetro pequeño entre el revestidor y el

hoyo.

PROCEDIMIENTOS

Análisis de

Problemas durante

el Proceso de

Cementación

ANÁLISIS DE PROBLEMAS

Problemas comunes durante la Cementación

Existen una serie de problemas que pueden afectar los trabajos de Cementación y los cuales deben ser considerados y discutidos al momento de realizar las reuniones previas a la ejecución del Proceso de Cementación

A continuación, se mencionan algunos de ellos a fin de ser entender de manera general la naturaleza de los mismos y visualizar las distintas soluciones posibles

Condición pobre del Hoyo Este tipo de problemas esta relacionado en

forma directa con lo que se conoce como Geometría del Hoyo y el mismo puede tener varias razones tales como:




o Pata de Perro (Dog Leg)o Estabilidad del hoyo descubiertoo Cavernas del hoyo (Wash out)o Llenado del hoyoo Formación de sólidos en la parte baja del hoyo,

generalmente en hoyos desviados conocido como cama de sólidos o recortes

Condición pobre del fluido de perforación Este tipo de problemas es muy común si no se

tiene condiciones reológicas del fluido que cumplan las funciones principales dentro del hoyo y que son claves al momento de realizar la Cementación. Dentro de ellos podemos mencionar:




o Altas fuerzas de Gel y punto de resistenciao Alta pérdida de fluido o filtracióno Revoque (cake) gruesoo Alto contenido de sólidoso Pérdida de material de circulacióno Incompatibilidad del fluido con el cemento

Centralización pobre Muchos de los especialistas se refieren al concepto

de Centralización como el segundo elemento en importancia para garantizar una Cementación exitosa, de allí la necesidad de un acertado programa de Centralizadores acorde con el diámetro del hoyo existente




Esto debido a que el cemento no se coloca detrás de la tubería de revestimiento, dejando fluido en dicho espacio

Pérdida de Circulación Referida durante el proceso de colocación de la

lechada de cemento y que pudiese presentarse de acuerdo al manejo de altas densidades de las mismas o valores de presión de bombeo altos

Estas pérdidas pueden ser consideraras como:o Parcialo Severa o Total




Presión de Formación Normal y Subnormal Valores de Gradiente de Presiones igual al

Gradiente del Agua Salada con 80 a 100 mil ppm de Salinidad y valor de Gradiente de Presión igual o menor que el Gradiente del Agua Dulce

Presión alta de bombeo Referida a la Presión de Bombeo de la lechada

de Cemento y/o a la Presión manifiesta de desplazamiento


Cementación de Pozos

No Convencionales

Análisis General

NO CONVENCIONALES


Cementación de Pozos No Convencionales Existen procesos de Cementación los cuales abarcan

distintos Tipos de Pozos, los cuales generalmente están asociados a la geometría del Hoyo, anexo algunos de estos y se mencionan ciertas consideraciones:

Direccionales, altamente inclinados, horizontales Tipos de completacion Selección diámetro del hoyo revestidor Acondicionamiento del hoyo Fluido de perforación Diseño de la lechada de cemento. Centralizadores. Raspadores. Tapones de limpieza y desplazamiento. Zapata guía y cuello flotador. Tasas de flujo durante la cementacion


Hoyos Delgados (Slim Hole) Similar a la Cementación Convencional con ajustes

principales de volúmenes y mecanismos de desplazamiento

Cementacion con Coiled Tubing Tapones de abandono.

Migración de gas Reducción de volumen y desarrollo de gel estático Canalización del gas

NO CONVENCIONALES

Trabajos Remediales

Cementación Secundaria

El objetivo de una cementación forzada es obtener una zona aislada o sellada en el espacio anular entre el revestidor y la formación.

La cementación secundaria se puede realizar durante la ejecución de cualquiera de los siguientes procesos:

Perforación

Completación

Reacondicionamiento.


NO CONVENCIONALES


Las cementaciones secundarias se definen como un proceso de bombear una lechada de cemento en el pozo, bajo presión, forzándola contra una formación porosa, tanto en las perforaciones del revestidor o directamente el hoyo abierto.

Cuando la lechada es forzada contra una formación permeable, las partículas sólidas pierden filtrado en la cara de la formación de tal manera que la fase acuosa que entra en la matriz de la formación, forma una torta que ocupa los espacios porosos creando un sello impermeable.


NO CONVENCIONALES


Razones para realizar un Trabajo de C. S Reparar un trabajo de cementación primaria deficiente,

debido a la canalización de la lechada de cemento a través del fluido o por altura insuficiente del cemento en el anular.

Eliminar intrusión de agua de las zonas adyacentes o también de la misma formación productora de hidrocarburos.

Reducir la alta producción Gas/Petróleo (GP), aislando las zonas de gas adyacente a los intervalos productores de hidrocarburos.

Reparar una filtración causada por corrosión o partidura del revestidor.

Abandonar una zona no productora o agotada.


NO CONVENCIONALES

Evaluación de la

Cementación. Análisis de Resultados

EVALUACIÓN DE LA CEMENTACIÓN


Evaluación de la Cementación Una de los procesos posterior al trabajo de Cementación

de un pozo, esta relacionado con la evaluación óptima de las adherencias que deberíaN existir al momento de finalizar el trabajo

Un trabajo de cementación ha fallado y requiere trabajo remedial, cuando existe alguna de las siguientes situaciones:

• El cemento no llena el espacio anular a la altura requerida

• El cemento no provee sellado en la zapata

• El cemento no aísla formaciones indeseables.



Evaluación de la Cementación La efectividad del trabajo (y por lo tanto la necesidad de

trabajo adicional) puede ser medida por varios medios:

Evaluación de temperatura: Correr un termómetro dentro de la tubería de

revestimiento para detectar el tope del cemento. El proceso de hidratación de asentar el cemento es isotérmico (despliega calor) y es detectable desde el interior de la tubería de revestimiento

Registro de radiación Rastreadores térmicos pueden ser adicionados al

cemento antes de que el mismo sea bombeado (ej: Carnolite)



Evaluación de la Cementación

Registro de mezcla/unión del cemento (CBL) Este es un registro sónico capaz de detector el tope del

cemento y determinar la calidad de la capa de cemento. Es corrido con registros eléctricos, emite señales sónicas y debe ser centralizado para generar resultados creíbles

Esto pasa por la tubería de revestimiento y es recogido por un receptor a unos 3 pies de distancia. Ambos, el tiempo de transito y la amplitud de la señal son utilizadas para indicar la calidad de la mezcla del cemento.

Debido a que la velocidad del sonido es mayor dentro de la tubería de revestimiento que en la formación o el lodo, las primeras señales en retornar son las que provienen de la tubería de revestimiento.




Registro de mezcla/unión del cemento (CBL) Si la amplitud de esta señal (E1) largues grande,

indica que la tubería esta libre (mezcla pobre).

Cuando el cemento esta firmemente unido a la tubería de revestimiento y a la formación la señal es atenuada (debilitada) y es característico de la formación detrás de la tubería de revestimiento.

La señal también puede indicar en donde el cemento esta unido a la tubería de revestimiento pero no a la formación. El efecto de canalización también puede ser detectado.




Registro de mezcla/unión del cemento (CBL) El CBL usualmente da una curva de amplitud y

un Registro de Densidad Variable (VDL), el cual indica la fuerza de las señales por medio de la intensidad de las líneas oscuras y claras.

Las señales de la tubería de revestimiento aparecen como líneas paralelas. Una buena mezcla es representada por líneas onduladas.

No hay una escala estándar de API para medir la efectividad del CBL y muchos factores pueden resultar en malas interpretaciones, a continuación se mencionan algunos de ellos para su discusión y análisis:




Registro de mezcla/unión del cemento (CBL)o Durante el proceso de asentamiento, la velocidad y

amplitud de las señales varía significantemente. Es recomendable no correr el CBL hasta 24-36 horas después del trabajo de cementación, para obtener resultados reales

o La composición del cemento afecta la transmisión de la señal

o El espesor del cemento causara cambios en la atenuación de la señal.




Registro de mezcla/unión del cemento (CBL)

o En conclusión: El CBL reaccionara a la presencia de un micro-espacio anular (un pequeño espacio entre la tubería de revestimiento y el cemento). Esto usualmente se solventa con el tiempo y no es un factor crítico.

o Algunos operadores recomiendan correr el CBL bajo presión para eliminar este efecto (la tubería de revestimiento sufrirá el efecto de “balonamiento” y ocupara cualquier microespacio anular.



Principios de los Registros de Cementación A continuación, se muestra un análisis general de la

Interpretación de los Registros de Cementación

Tipos de ondas de acuerdo con el lugar las características de procedencia.



Principios de los Registros de Cementación Las herramientas de registros de cementación emiten una

energía acústica omnidireccional que viaja a través de de los fluidos del revestidor desde un Transmisor y se reflejan de regreso a través de estos mismos fluidos hasta un receptor de señales colocado en la herramienta a una distancia fijada.

La amplitud del receptor es proporcional al porcentaje de la circunferencia de revestidor cubierta por el cemento.

La distancia que la señal viaja del transmisor al receptor depende la calidad del acoplamiento acústico del cemento al revestidor y a la formación

Ver gráfica anexa:



TT

RR

RR

5 ft

5 ft

3 ft

3 ft

FORMACIÓNFORMACIÓN

CE

ME

NT

OC

EM

EN

TO

RE

VE

ST

IDO

RR

EV

ES

TID

OR

Herramienta de Registro de Cementación con lapropagación de la onda de sonido



Principios de los Registros de Cementación El primer pico positivo se refiere como E1 con sus

subsecuentes picos positivos con numeración impar, y la numeración par corresponde a los picos negativos.

Los receptores detecta la sumatoria de todas las formas de ondas generadas por reflexión de la señal sónica desde Revestidor (1), Formación (2), Lechada de Cemento y el Fluido dentro del Revestidor (3)

La composición es afectada por la calidad de:a. Acoplamiento acústico del cemento al Revestidor y

de este a la formaciónb. Fuerzas compresivas del cementoc. Espesor de la lechada de cementaciónd. Espesor de la pared del Revestidor



E1

E3

E2

E4

Señal delrevestidor

(1)

Señal de laformación

(2)

Señal delfluido

(3)

Típica forma de onda sin cemento

Composición de la onda de señal de sonido



La magnitud de la onda es mayor en la tubería libre, creando la señal un efecto de anillo. Si el revestidor no esta acústicamente acoplado a un material sólido en el anular, la única señal detectada por el receptor será la señal del revestidor.

Este efecto podrá ser creado por:1. Cemento inestable en el anular2. Débil cementación (250 lpc)

fuerza de compresión en el anular

3. Corte de gas en el anular4. Existencia de microanillo entre

el cemento y el revestidor5. Inexistencia del cemento en el

anularComposición típica de la señal de onda

para revestidor sin cemento

Principios de los Registros de Cementación

Tiempo de viaje de laonda a través del revestidor





Es requerido un buen acoplamiento acústico del cemento al revestidor y a la formación para la transmisión de la señal a través de todos los conductores.

La figura anexa, ilustra la onda típica cuando el anular esta completamente lleno de cemento, la única forma de detectarlo es por una onda débil o completamente ausente de la señal de formación o señal del revestidor”Composición típica de la señal de onda

para revestidor con buena cementación





Los factores que pueden prevenir la detección de la señal de la formación como se ilustra en esta figura son:

1. Formación de revoque2. Secciones en hoyo

desnudo no llenas con cemento3. Corte de gas o espuma del cemento4.Formaciones no

consolidadas

Composición típica de la señal de onda con buena adherencia a la tubería, pero mala a la formación.





Un canal entre la lechada del cemento y la formación normalmente no se identifica por la forma de la onda.

Un canal en el anular establece un acoplamiento parcial entre la lechada de cemento al revestidor y a la formación.

El receptor detectará toda la onda compuesta como la señal del revestidor y la señal de la formación.

La señal del fluido del revestidor siempre será detectada por el receptor, pero sin un valor interpretativo y posteriormente será ignorada.

La señal del revestidor es reflejada a través del revestidor no cementado mientras que la señal de la formación es detectada a través del lado cementado del revestidor. Esta condición es generalmente creada por:

a. Centralización pobre del revestidorb. Remoción inadecuada de los ripios de la parte baja del hoyo desnudoc. Excesiva separación de agua libre del cemento ”

La señal de onda donde el cemento ha sido canalizado o donde existe un microanillo entre el cemento y la formación.




“P”“P”

Registrador de intensidad modulada

Registrador de intensidad modulada

Señal de intensidadmodulada

Señal de intensidadmodulada

Preparación dela señal acústica

Preparación dela señal acústica

Señal acústicaSeñal

acústica

La presentación de la onda en el registro puede ser de la forma de energía de onda en escala de 200-1200 µs o forma de representación lineal de los picos positivos (E1, E3, E5 etc.).

El tiempo transciente “P” de la onda comúnmente referido al primer arribo de la onda E1, puede varia dependiendo de la fuente de la señal detectada.

Las señales de revestidor o señales de formaciones rápidas exhiben generalmente un tiempo transciente de 200-400 µs, mientras que en formaciones suaves varia en un rango de 700-900 ms Forma de onda usando la técnica de un

registrador VDL



Registro Modelo para evaluar la calidad de del Cemento



Para realizar la evaluación cuantitativa de la calidad del cemento, además de usar la interpretación de los registros CBL y VDL, se incluye una combinación de registros de rayos gamma, un localizador de cuellos (CCL) y el tiempo de propagación (TT) que tarda la primera onda desde el transmisor hasta el receptor de tres pies.

Control de Calidad de los Registros de Cementación

INDICE DE ADHERENCIA Relación entre la atenuación en la zona de interés dividido entre

atenuación zona 100% cementada expresada en db/pie.

REGISTRO DE POZOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL CEMENTO

ECUACIÓN Atenuación zona interés (db / pie ) Atenuación zona 100% cementada (db/pie)I.A. =

VALOR OBTENIDO A NIVEL DE PRUEBAS DE LABORATORIO, SIMULANDO LAS CONDICIONES DE CAMPO



Recomendaciones para

realizar una

buena Cementación

RECOMENDACIONES


Recomendaciones para realizar una buena Cementación A continuación, se listan algunos pasos para la Planificación

en una Cementación, esto a fin de alcanzar los objetivos generales:

Requerir y analizar los datos y/o parámetros del pozo Definir los objetivos y requerimientos principales del

trabajo a realizar Cálculos de volúmenes en la cementación: fluidos a

bombear y desplazamiento Diseño de lechadas de cemento y preflujos Realizar ensayos de Compatibilidad Simulación (software) hidráulica de la cementación Verificación del Diseño y características de las lechadas de

cemento y preflujos involucrados en la cementación.

RECOMENDACIONES


Recomendaciones para realizar una buena Cementación

Verificación de las condiciones de equipo a utilizar (bombas, tolvas, homogenizadores, centralizadores, zapatas, cuellos, etc.)

Preparación de mezcla seca, agua de mezcla, preflujos lavadores y espaciadores, y verificación mediante ensayos de tanque en Laboratorio Empresa de Servicios de características originarias.

En el pozo Mezclar, premezclar y bombear al pozo diseño de

cementación concebido, registrando parámetros en tiempo real

Evaluar resultados de la cementación mediante registros especiales

“ En tiempos de cambiosaquellos que aprenden continuamente heredan el futuro...

Los que consideranque ya todo lo han aprendido

se encontrarán equipadospara vivir en un mundo

que ya no existe ”

Eric Hoffer

Muchas Gracias

Cementacion Primaria

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