Equipos y Accesorios de Cementación Petrolera
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EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
1.Equipo de material a granel para el almacenamiento y la mezcla
2. Unidad de bombeo de cemento
3. Líneas de tratamiento
4. Sistema de mezclado
5. Mezclador por baches
6. Tanques de fluido
7. sistema de aditivos líquidos
8. Cabezas de cementación
1. EQUIPOS DE MATERIAL A GRANEL
En los trabajos de cementación primaria, se necesitanlos siguientes equipos de material a granel paraalmacenar el cemento seco y transferirlo al sistema demezclado de cemento : Silos de cemento a presión osilos de cemento de gravedad: los distintos cementos ymezclas deben almacenarse en silos de cementoseparados. Los silos deben tener la capacidadsuficiente para almacenar el cemento necesario.Además, estos silos también sirven para mezclar ymanipular aditivos y material a granel en seco.
1. EQUIPOS DE MATERIAL A GRANEL
Transporte de cemento a granel:se utilizan para transportar elcemento seco hasta el pozo. Tambiénpueden utilizarse durante lacementación para transferirdirectamente el cemento al sistemade mezclado.
Compresor de aire: suministra elaire para presurizar los silos y llevara cabo la transferencia de cemento.
Mangueras de caucho de 4pulgadas: sirven para transferir elmaterial desde el silo hasta el equipode mezclado de cemento; también seutilizan para las líneas deventilación.
Tanque de descarga: ayuda acontrolar el flujo de cemento secodesde la planta de material a granelal sistema de mezclado.
LOS SILOS
Básicamente constan de:
Conducto de llenado queentra por la base cónica ycorre paralelo a su ejelongitudinal.
Conducto de Purga
Conducto de Descarga
Sistema de Presión de Aire
Araña
Patín
Entrada de Hombre
Escaleras
Manómetros
Válvulas
DESCRIPCIÓN DE LOS
EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
Silos
Transportadores
Básicamente constande los mismosdispositivos que lossilos, pero reducen lacontaminación en elcampo.
TANQUES MEZCLADORES
Tanques MezcladoresBásicamente constan de :
Básicamente sirven para:
Preparar agua de mezcla
Preparar lechadas decemento
Tanque (s)
Sistema de Agitación
Sistema de Circulación
DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
Equipo deLaboratorio
Esta básicamente consta de:
Consistómetros
Viscosímetros
Balanzas
Medidores de Filtrado
Celdas Atemperadas
Prensas
2. Unidad de bombeo de cemento
La unidad de bombeo de cemento desempeña las siguientes funciones:
suministra alta potencia y presión de bombeo mide los fluidos de mezcla proporciona y controla el sistema de mezclado de cemento. controla el caudal y la presión de bombeo.
3. LÍNEA DE TRATAMIENTO
La línea de tratamiento es un conjunto de tuberías, Tes,válvulas y uniones giratorias que se utiliza para llevarla lechada de cementación y otros fluidos bombeadosdesde la unidad de cementación al pozo
3. SISTEMA DE MEZCLA
El objetivo del sistema de mezcla es garantizar laproporción exacta de cemento seco y fluido de mezclade manera que se obtenga una lechada concaracterísticas predecibles, que pueda bombearse alfondo del pozo al caudal deseado.
Se utilizan diversos tipos de sistemas de mezcla;además, estos sistemas están en continua evolución.
5. MEZCLADOR POR BACHES
La mezcla por baches es un sistema simple para lamezcla de lechadas de cementación.
Existen varios tipos de mezcladores por baches, conuna capacidad que oscila entre 15 y 150 bbl.
Normalmente, estos mezcladores están equipados conpaletas, bombas centrífugas de circulación, y líneaspara que la lechada circule y se mezcle en los tanquespor baches durante el proceso de mezcla.
6. TANQUES DE FLUIDO
Los fluidos utilizados en el proceso de cementación (fluidode mezcla para la lechada inicial y la lechada de cola,lavadores y espaciadores) deben almacenarse y prepararseen tanques de fluido.
El uso bombas centrífugas para la recirculación de lalechada debe limitarse al mínimo, ya que la energía decorte adicional que se añade al sistema puede afectar deforma negativa las propiedades de la lechada. Serecomienda que la lechada no se recircule con una bombacentrífuga durante más de 5 minutos por cada 10 bbl delechada.
Las pruebas de cemento realizadas en el laboratorio debentener en cuenta que la mezcla de la lechada se va a realizarpor baches.
6. TANQUES DE FLUIDO
Normalmente, para almacenar estos fluidos se utilizan tanques de lododel equipo de perforación; en todo caso, la cuadrilla de cementacióndebe asegurarse de que:
los tanques estén limpios y no se contaminen con otros fluidos durantela preparación de los fluidos o el proceso de cementación.
haya suficientes tanques y los tanques tengan la capacidad suficientepara almacenar los distintos fluidos que se necesitan.
el fluido de los tanques pueda mezclarse y circular de forma adecuadapara garantizar su homogeneidad.
no haya fugas en los tanques. el caudal de fluido desde los tanques a la unidad de cementación sea el
adecuado para poder alcanzar los caudales de bombeo y mezcla dediseño.
7. SISTEMAS DE ADITIVOS LÍQUIDOS
Los sistemas de almacenamiento y medición deaditivos líquidos sirven para almacenar y medir losaditivos líquidos durante las operaciones decementación.
Inicialmente, estos sistemas se diseñaron parautilizarse en espacios confinados en equipos deperforación costafuera; sin embargo, por su eficienciay economía, ahora son un elemento imprescindiblepara cualquier trabajo de cementación en el que seutilicen aditivos líquidos.
7. SISTEMAS DE ADITIVOS LÍQUIDOS
Sistema de control manual: cuatro tanques cerrados (1.000 gal,750 gal y dos de 300 gal) almacenan los distintos aditivoslíquidos. Cuatro bombas de diafragma de accionamientoneumático envían los aditivos directamente a los tanques dealmacenamiento por encima del tanque de desplazamiento de launidad de cementación. A continuación, los aditivos líquidos sevierten en la proporción adecuada y se dispersan en el agua demezcla.
Sistema de control automático: el sistema incluye un métodopara controlar de forma automática las cantidades de aditivos.El sistema está equipado con cuatro bombas de desplazamientopositivo: unos sensores magnéticos cuentan las carreras de labomba. Esto se utiliza para medir de forma automática elvolumen exacto de los aditivos que se vierte en el tanque dedesplazamiento.
7. SISTEMAS DE ADITIVOS LÍQUIDOS
Sistema de aditivos líquidos computarizado: estesistema está formado por un módulo de control demedición, un caudalímetro electromagnético con válvulasde control, y un terminal remoto que permite medir losvolúmenes de aditivos programados que se vierten en eltanque de desplazamiento.
8.- CABEZAS DE CEMENTACIÓN
Cabezas de
Cementación
Estas básicamente
consta de:
Porta tapones
Pines de seguridad
Conductos de flujo
Tapa
Las cabezas de cementación con 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.
Proveen la concesión entre la línea de descarga de la unidad de cementación y el
tope de la sarta de cañerías. Estas piezas son usadas en las operaciones de
cementación primaria. Se encarga de liberar el tapón inferior, al momento de que se
mezcla y bombea hacia abajo la lechada de cemento, luego libera el tapón superior
para desplazar el cemento sin necesidad de romper la conexión con el tope de las
cañerías.
Normalmente se usa lodo para desplazar la lechada de cemento, para lo cual se
pueden usar bombas de cementación o las bombas de lodo del equipo de
perforación.
CABEZA DE CEMENTACIÓN
Para que lasoperacionessean máscómodas sedebe instalar la
cabeza decementación lomás próximadel nivel delpiso de la torrede perforación.
CABEZA DE CEMENTACIÓN
DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS DE CEMENTACIÓN
Línea de Alta PresiónEsta básicamente consta
de:
Tuberías integrales
Mangueras Chicsan
Válvulas Lo Torc
Codos
Tes
Los accesorios normalmenteempleados en la cementación son:
1. La zapata guía. Ubicada en laparte inferior de la cañería, laparte inferior de una tubería esprotegida por una zapata guia.
2. Cupla o flotador. Cupla de autollenado es colocado cada uno o dostramos para proporcionar, unasiento para los tapones.
3. Tapones. Actúan como barrerade separación entre la lechada decemento y el fluido de perforación
4. Centradores. Son colocados enlas secciones criticas de interéspara centrar la tubería y obteneruna mejor distribución delcemento alrededor de esta.
ACCESORIOS PARA TUBERIAS DE REVESTIMIENTO
El uso de un equipo de flotación reduce los esfuerzos y
fatigas por incremento de las longitudes y pesos de las
tuberías. Este equipo consiste de zapatas y coples
especiales con válvulas de contrapresión que impiden la
entrada de los fluidos al pozo. Después de que el cemento es
desplazado, la válvula de flotación debe evitar el flujo de
regreso a la tuberia de revestimiento. La falla de la válvula
de flotación se manifiesta en la presión de superficie y
necesariamente debe ser contenida.
El Sistema de Flotación:
Una de las grandes necesidades en la tecnología decementaciones es el centrado de las tuberías derevestimiento que se van a cementar, debido a la falta deeficiencia en el desplazamiento del fluido de controlobtenido cuando no se tiene un centrado aceptable de lastuberías, respecto a la geometría del pozo. En tuberías nocentradas se presentan áreas restringidas al flujo, que seconservan en estas bolsas de lodo de alto grado degelificacion y con alto contenido de recortes. Cuando secoloca la lechada de cemento en estas áreas, las bolsas delodo no son removidas.
CENTRALIZADORES
Los centralizadores son nervaduras metálicas abisagradas que se instalan en la
sarta de cañerías de revestimiento con la finalidad básica de centrarla y asegurar
una buena cementación alrededor de la misma. Sus funciones básicas son:
• Disminuir los problemas de resistencia al bajar la cañería al pozo.
• Centrar la cañería de revestimiento.
• Minimizar problemas de pegamiento por presión diferencial.
• Reduce los problemas de canalización del cemento.
Los centralizadores se requieren particularmente en pozos desviados, donde la
cañería tiende a quedarse sobre la parte baja de los pozos. Los canales de lodo
tienden a formarse en estas partes bajas, evitando un buen trabajo de
cementación.
CENTRALIZADORES
Un programa típico de bajada de centralizadores puede estar compuesto de:
• 1 centralizador inmediatamente encima del zapato.
• 1 centralizador cada junta sobre las 3 cañerías de fondo.
• 1 centralizador cada junta a través de toda la zona productora.
• 1 centralizador cada 3 juntas en cualquier lugar.
centralizadores
Centralizadores de Nervadura Curva, Recto y Sólido Integral
ACCESORIOS DE CAÑERÍA
Las Grampas
Son utilizadas cuando
se utilizancentralizadores,canastas u otroaccesorio en lugaresde cañería sin cupla.
ACCESORIOS DE CAÑERÍA
Nótese que no se requieren degrampas en lugares donde la cañería
tiene cupla.
CUPLA
SINCUPLA
BTC
8RD
XLINE
ACCESORIOS DE CAÑERÍA
Rascadores:
Sirven para
eliminar la película
de lodo de la pared
del pozo se tienen
de diferentes tipos: Rotación
Reciprocando
1.- FLUIDOS ESPACIADORES - PREFLUJOS
Son fluidos que se bombean por delantede la lechada (colchones, espaciadores);su utilidad consiste en remover de formaeficientemente el lodo que se encuentradentro del espacio anular y también elrevoque, para que luego la lechada vaya aubicarse en este espacio anular. Si el lodoes base aceite los colchones y losespaciadores deben estar formuladostambién con aditivos que cambien lamojabilidad de la cañería y de las paredesdel pozo. El costo de estos fluidos puedeser de hasta el 40% del costo total de laoperación de cementación.
Son fluidos poco viscosos adelgazantes, de densidad próxima a la del agua. Se
preparan sobre la base del agua agregando un dispersante (pirofosfato de sodio)
o un producto tenso activo con la finalidad de remover el revoque del lodo. Por lo
general se los desplazan en flujo turbulento, lo cual ayuda en la remoción de los
recortes y el adelgazamiento del lodo, de esta manera la lechada entrara en
contacto de manera más directa con la formación mejorando su adherencia.
Estos fluidos son de naturaleza química y deben ser compatibles con el lodo y la
lechada de cemento. Para lodos base aceite el colchón químico se prepara con
base diesel. Un criterio muy usado en la industria para la preparación del colchón
químico recomienda un tiempo mínimo de contacto con la formación de 10 min.
2.- COLCHÓN QUÍMICO O COLCHÓN LAVADOR
Son fluidos que tienen viscosidad, densidad y geles controlados,
forman una barrera de comunicación entre la lechada y el lodo.
Estos fluidos pueden ser diseñados para desplazarlos en flujo
turbulento o flujo tapón al pozo. En realidad estos fluidos deben de
evitar la canalización del cemento a través del lodo. Un criterio
muy usado en la industria para la preparación del colchón
espaciador
recomienda una altura mínima de contacto con la formación de
500 pies.
3.- COLCHÓN ESPACIADOR