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Cementación de Pozos Petroleros Los cálculos para una Lechada o mezcla de Cemento (volumen, densidad, rendimiento) son muy simples y la base de todo es un cálculo de Balance de masas. Los cálculos de cemento con aditivos sean líquidos o sólidos son fácil de entender. Sin embargo, lechadas complejas como el cemento espuma son casi imposibles de realizar a mano debido a la complejidad que presentan, en cuyos casos se requiere del Programa de una compañia de Servicios de Cementación para realizar el trabajo. En este artículo se explicaran los cálculos necesarios para un trabajo comun de cementación en el Taladro. TERMINOS COMUNES QUE NECESITAS SABER: • Por Definición, un saco de cemento es igual a 94 libras . • Los aditivos Líquidos en la mayor parte de los casos son medidos en Galones por Saco (US gal/sack). • La densidad del Agua Fresca es de 8.33 lpg. La densidad del agua salada puede variar según el lugar. El personal debe revisar dicho valor específico para cada zona. Los aditivos sólidos son mayormente expresados en Porcentaje por Peso de cemento.. Por ejemplo 35% arena silica significan que cada medida de peso en la mezcla contienen 35% de arena sílica. Para el Cemento Salado se expresa de diferentes formas , comunmente en tanto por ciento de sal por peso de agua - La Densidad del cemento es aproximadamente 3.16 SG (26.32 Lpg). FACTORES DE CONVERSION COMUNES usados en los Cálculos de Cementación: 1 SG = 8,33 LPG 1 pie cubico = 7,48 galones 1 Tonelada Metrica (1000 kg) = 2204,6 barriles 1 kg = 2,2046 libras

Cementación de Pozos Petroleros

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Cementación de Pozos Petroleros

Los cálculos para una Lechada o mezcla de Cemento (volumen, densidad, rendimiento) son muy simples y la base de todo es un cálculo de Balance de masas. Los cálculos de cemento con aditivos sean líquidos o sólidos son fácil de entender. Sin embargo, lechadas complejas como el cemento espuma son casi imposibles de realizar a mano debido a la complejidad que presentan, en cuyos casos se requiere del Programa de una compañia de Servicios de Cementación para realizar el trabajo. En este artículo se explicaran los cálculos necesarios para un trabajo comun de cementación en el Taladro.

TERMINOS COMUNES QUE NECESITAS SABER:  • Por Definición, un saco de cemento es igual a 94 libras.• Los aditivos Líquidos en la mayor parte de los casos son medidos en Galones por Saco (US gal/sack).• La densidad del Agua Fresca es de 8.33 lpg.• La densidad del agua salada puede variar según el lugar. El personal debe revisar dicho valor específico para cada zona. • Los aditivos sólidos son mayormente expresados en Porcentaje por Peso de cemento.. Por ejemplo 35% arena silica significan que cada medida de peso en la mezcla contienen 35% de arena sílica.• Para el Cemento Salado se expresa de diferentes formas , comunmente en  tanto por ciento de sal por peso de agua -• La Densidad del cemento es aproximadamente 3.16 SG (26.32 Lpg).

FACTORES DE CONVERSION COMUNES usados en los Cálculos de Cementación:1 SG = 8,33 LPG1 pie cubico = 7,48 galones1 Tonelada Metrica (1000 kg) = 2204,6 barriles1 kg = 2,2046 libras1 bbl = 42 Galones Americanos (US Gallon)

El Volumen Absoluto es el volumen ocupado por las partículas solidas sin incluir los espacios vacíos entre ellas. Por ejemplo, la densidad del cemento seco es de 26.32 lb/gal, por lo tanto cada libra de cemento tiene un volumen de 1/26,32 galones,  a lo que es igual a 0,038 gal/lb. Esto es un concepto muy importante  que se debe conocer y entender ya que todos los cálculos para el cemento se basan en el Volumen Absoluto del mismo.Rendimiento del Cemento   es el volumen total de la mezcla obtenido por cada saco de cemento seco.

CALCULO DEL VOLUMEN DE CEMENTO  

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Estos se basan en la capacidad anular del pozo multiplicado por la longitud de cemento requerido por el Programa de Cementación . A continuación explicaremos como se puede determinar el volumen de cemento según sus especificaciones y el volumen requerido para su desplazamiento. Despues de leer lo siguiente serás capaz de realizar los cálculos mas importantes para la realización de un trabajo de Cementación.

Información del Pozo: Un pozo es perforado con una mecha 8-1/2" hasta la profundidad de 9.015 pies en MD (8.505´ TVD) con lodo Base Aceite de 9.5 lpg de densidad. El diametro del hoyo desnudo se estima a 8.6".El Revestidor anterior es de 9-5/8", cuya zapata se encuentra a 6.500' MD (5000' TVD).Se planifica correr un revestidor 7" asentando la zapata a la profundidad de 9.000' MD (8.500' TVD)Se tiene un Cuello Flotador a la profundidad de 8.960' MD (8.470' TVD)El tope del cemento se ubicará a 2000 pies dentro del revestidor 9-5/8".El volumen del Espaciador será desde el tope del cemento hasta la Superficie.

Información del RevestidorRevestidor 7”--> ID = 6.185”Revestidor 9-5/8” -> ID = 8.85”Usar el diametro estimado del hoyo desnudo para Calcular el Volumen de Cemento Requerido.

El Esquema del Pozo queda de la Siguiente manera:.

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Determinar los siguientes valores :• Volumen de Cemento• Volumen del Espaciador• Volumen de Desplazamiento

De acuerdo con el Programa de Cementación, el Esquema del Pozo queda de la siguiente forma.

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Determinando el Volumen de Cemento

Volumen Total de Cemento = (Cemento en Anular Revestidor 7" - Hoyo Desnudo) + (Cemento en Anular Revestidor 9-5/8" - Revestidor 7") + (Cemento en Cuello Flotador -  Zapata (Shoe Track))

Se necesitan entonces calcular tres secciones de volumenes par obtener el Volumen total de Cemento que se va a utilizar:

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1. Cemento en el espacio Anular ubicado entre el Revestidor 7" y el Hoyo Desnudo.2. Cemento en el espacio Anular ubicado entre el Revestidor 9-5/8” y el Revestidor 7” 3. Cemento en el Shoe Track (Interior del Revestidor 7" ubicado entre la Zapata y el Cuello Flotador).

El Volumen de cemento se obtiene de la  Capacidad Anular multiplicada por la Longitud de Cada Sección .

Cemento en el espacio Anular ubicado entre el Revestidor 7" y el Hoyo Desnudo.Capacidad anular Cemento Rev 7" - Hoyo Desnudo. = (8.62-72) ÷ 1029.4 = 0.02425 bbl/pieLongitud desde Zapata 7" a Zapata 9-5/8” = 9000 – 6500 = 2500 piesCemento en el espacio Anular ubicado entre el Revestidor 7" y el Hoyo Desnudo = 0.02425 bbl/pie ×2500 pies = 60.6 bbl

Cemento en el espacio Anular ubicado entre el Revestidor 9-5/8” y el Revestidor 7” Capacidad Anular Revestidor 9-5/8”- Revestidor 7” = (8.852-72) ÷ 1029.4 = 0.02849 bbl/pieLongitud de cemento dentro del Revestidor 7”  = 2000 ftCemento en el espacio Anular ubicado entre el Revestidor 9-5/8” y el Revestidor 7”  = 0.02849 bbl/pie x 2000 pies = 57 bbl

Cemento en Shoe TrackCapacidad Interna del Revestidor 7” = 6.1852 ÷ 1029.4 = 0.03716 bbl/pieLongitud del Shoe Track = 40 piesCemento en shoe track = 40 x 0.03716 = 1.5 bbl

Volumen Total de Cemento = 60.6 + 57 + 1.5 = 119.1 bbl

Determinar Volumen del Espaciador Según el Programa, el Espaciador debe llegar a Superficie, por lo tanto: Volumen del Espaciador = Capacidad Anular entre Rev 9-5/8” y Rev 7” x longitud del EspaciadorCapacidad Anular Rev 9-5/8” / Rev 7”= (8.852-72) ÷ 1029.4 = 0.02849 bbl/pieLongitud del Espaciador= Volumen Anular hasta el Tope del Cemento.Tope del Cemento @2000 pies dentro de la Zapata 9-5/8" = 6.500' – 2.000' = 4.500 piesVolumen del Espaciador  = 0.02849 x 4.500 pies = 128.2 bbl

Determinar Volumen del Desplazamiento El volumen de desplazamiento abarca desde la superficie hasta el Cuello Flotador, donde se asentará el Tapón Duro o de Desplazamiento:Vol Desplazamiento = Capacidad Interna del Revestidor 7” x Profundidad del Cuello FlotadorCapacidad Rev 7” = 6.1852 ÷ 1029.4 = 0.03716 bbl/pieProfundidad del Cuello Flotador = 8.960 ftVolumen del Desplazamiento = 0.03716 x 8960 = 333 bbl

Conclusión de los Cálculos

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• Volumen de Cemento = 119.1 bbl• Volumen del Espaciador = 128.2 bbl• Volumen del Desplazamiento = 333 bbl

CALCULO DEL REQUERIMIENTO DE AGUA Y EL RENDIMIENTO DE LA LECHADA.

En esta sección aprenderemos a determinar el Requerimiento de Agua , expresado en Galones/saco  (gal/sack)  y el Rendimiento del Cemento (gallon/sack) según lo requiera el Programa de Cementación y la Lechada de Cemento requerida.

Se requiere  establecer la siguiente fórmula de Cemento:

Cemento Clase G35% Silica de Arena (35% por peso de Cemento)0.2 gps de Aditivo A0.6 gps of Aditivo BDensidad Requerida de la Mezcla = 15.5 lpg

El volumen absoluto de cada Componente es el siguiente:Cemento Clase G = 0.0382 gal/lbArena Sílica = 0.0456 gal/lbAditivo A= 0.0974 gal/lbAditivo B = 0.103 gal/lb

Determinar el Requerimiento y el Rendimiento del CementoUsaremos el mismo concepto que en los cálculos anteriores--> Volúmen = Peso x Volumen Absoluto

Donde: Volume en gal/sacoPeso en lb/sacoVolumen Absoluto en gal/lb

Creamos una Tabla donde se muestren cada componente de la mezcla de cemento:

Peso (lb/saco)Volumen.Absol

uto (gal/lb)Volumen (Gal/saco)

1 saco ClaseG

94 0,038294 x 0,0382 =

3,591

35% 0,35 x 94 = 32,9 0,0456 32,9 x 0,0456 = 1,5

Page 7: Cementación de Pozos Petroleros

ArenaSilica

Aditivo A 0,1 ÷ 0,0974 = 1,0267 0,0974 0,2

Aditivo B 0,6 ÷ 0,103 = 5,825 0,0103 0,6

AGUA 8,33 x K? 1/8,33 K?

Total94+32.9+1.0267+5.825+(8.

33.K)3.591+1.5+0.2+0.6

+K?Donde K es la Variable que debemos resolver.

Peso Total por Cada Saco de Cemento = 94 + 32.9 + 1.0267 + 5.825 + 8.33K  = 133.7517 + 8.33KVolumen Total de Mezcla por Cada Saco de Cemento = 3.591 + 1.5 + 0.2 + 0.6 + K = 5.891 + KDensidad del Cemento = Peso Total por Saco de Cemento ÷ Volumen Total de la Mezcla de Cemento15.5 lpg = (133.7517 + 8.33K) ÷ (5.891 + K)Despejando tenemos que --> K = 5.92 Despues que se resuelva K , podemos obtener el Requerimiento de Agua y el Rendimiento de la Lechada de cemento. REQUERIMIENTO DE AGUA=  5.92 gal/sack.RENDIMIENTO DEL CEMENTO = 5.891 + 5.92 = 11.811 gal/sack

.......................

Ahora vamos a determinar el peso total del cemento y el agua para un volumen de cemento Requerido.Veamos el ejemplo. El volumen calculado de cemento fue de 150 bbl y la fórmula de la mezcla es como se muestra abajo: Cemento Clase G35% Arena Sílica0.2 gps de Aditivo A0.6 gps de Aditivo B0.9 gps de Aditivo CDensidad requerida de la Lechada = 15.9 ppg

VOLUMEN ABSOLUTO DE CADA COMPONENTECemento Clase G = 0.0382 gal/lbArena Sílica = 0.0456 gal/lbAditivo A = 0.0974 gal/lbAditivo B = 0.103 gal/lbAditivo C = 0.112 gal/lb

Determinar la cantidad total de cemento y el agua requerida para preparar 150 barriles de Lechada.

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Volúmen = Peso x Volumen Absoluto

Donde: Volume en gal/sacoPeso en lb/sacoVolumen Absoluto en gal/lb

Construimos la Tabla de los Componentes de la Mezcla

Peso (lb/sack)Volumen.Absoluto

(gal/lb)Volumen (Gal/sack)

01 Saco de Cemento Clase G

94 0.038294 x 0.0382 = 3.591

35% Arena.Sílica

0.35 x 94 = 32.9 0.045632.9 x 0.0456 = 1.5

Aditivo A 0.1 ÷ 0.0974 = 1.0267 0.0974 0.2

Aditivo B 0.6 ÷ 0.103 = 5.825 0.0103 0.6

Aditivo C 0.9 ÷ 0.112 = 8.036 0.112 0.9

AGUA 8.33 x K 1/8.33 K

Total94+32.9+1.0267+5.825 +8.036 + (8.33K)

3.591+1.5+0.2 +0.6+ 0.9 + K

K es la variable del Requerimiento de Agua.Peso Total por Saco de Cemento = 94 +32.9 +1.0267 +5.825 +8.036 +8.33k = 141.7877 + 8.33KVolumen Total de Lechada por Saco de Cemento = 3.591 + 1.5 + 0.2 + 0.6 + 0.9 + K = 6.791 + K

Densidad del Cemento = Peso Total por Saco de Cemento ÷ Volumen Total de Lechada de Cemento15.9 lpg = (141.7877 + 8.33K) ÷ (6.791 + K)--> K = 4.466 gal/saco

REQUERIMIENTO DE AGUA= 4.466 gal/sacoRENDIMIENTO DEL CEMENTO = 6.791+4.466 = 11.257 gal/saco

Si el volumen Total de cemento es 150 bbl.Convertir Barriles a Galones multiplicando por 42 (1 bbl = 42 galones)150 bbl = 150 x 42 = 6300 galones

Sacos Totales de Cemento Requeridos.

Sacos Totales = Volumen Total de Cemento ÷ Rendimiento del CementoSacos Totales = 6300 galones ÷ 11.257 gal/saco = 560 sacos

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Determinar el Agua Total Requerida

Agua Total = Requerimiento de Agua x Sacos Totales

Agua Total = 4.466 gal/saco x 560 sacos = 2501 galonesConvirtiendolo a Barriles tenemos que:Agua Total = 2501 gal ÷ 42 gal/bbl  = 59.5 bbl.

.........TRADUCIDO POR JEAN JORGE ACHJI desde el sitio drillingformulas.com

Operaciones Corrida de Tubulares de Casing y de Cementación de Pozos Horizontales.

VERIFICACIÓN DE DIÁMETROS, CLASES, RANGOS, PESOS DEL REVESTIDOR A SER CORRIDO.

Los revestidores o camisas, tambien llamados en ingles: CASING, son tubos de protección o revestimiento que aislaran al pozo de las formaciones por las que atraviesa. Estos se requieren al patio de materiales, en cantidades suficientes para abarcar la profundidad perforada. Durante la revestida del hoyo intermedio (de 8 ½” en el Sur de Monagas) se solicita una cantidad de revestidores igual en longitud a la profundidad que se va a revestir. mas un

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10% por seguridad, dado el caso que algunos resulten dañados. En hoyos de 8-1/2" se reviste con casing de 7".

Al considerar el diseño y la selección de la sarta de revestimiento, los factores técnicos se centran sobre el diámetro, el peso (en libras por pie), la longitud y la naturaleza de las formaciones a revestir. La sarta debe resistir a las presiones y todos los factores que pudieran afectarle en el subsuelo.

Para el hoyo Superficial se tienen revestidores de 9-5/8” por lo general, para un hoyo perforado con mecha de 12 ¼”. Cuando el diámetro del hoyo es mayor, puede requerir el empleo de revestidores de hasta 20” de diámetro. La longitud del revestidor en este hoyo es corta en comparación con la de los siguientes hoyos del mismo pozo.

En el hoyo intermedio generalmente se emplean revestidores de 7”, luego de haber perforado con una mecha de 8 ½”. La longitud de cada revestidor está alrededor de los 40 pies. Sin embargo, estos al ser recibidos en el taladro han de ser medidos, revisados, y que los mismos sean los que hayan sido previamente solicitados, en cuanto a diámetro y peso, que por lo general es de 23.000 a 40.000 libras.

II- ORGANIZACIÓN DEL CASING TALLY, MEDIDA DE LA TUBERIA E INSPECCIÓN.

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Una vez recibidos y chequeados los revestidores, se procede a su ordenamiento y medición. Por lo general se enumeran con tiza especial de manera acorde al orden en que van a ser retirados del burro de almacenamiento al de la corredera por el montacargas. Por lo general dado el peso del revestidor, se enumeran de 5 en 5, y se va anotando para cada tubería medida su respectiva longitud.

Ya con estos datos, el supervisor del pozo procederá a realizar el Casing Tally, que no es mas que un listado donde se presentan enumeradas y ordenadas cada una de las tuberías del revestidor, diseñadas de forma tal que pueda cumplir con los parámetros requeridos.

En el casing tally de igual forma se dispone el equipo de flotación, en combinación con los revestidores. El primer casing es bajado teniendo la zapata ciega como base, y en el segundo ,el cuello flotador. La disposición de los centralizadores dependerá de un diseño basado en estudios de ingeniería dependiendo del angulo del pozo y otros parametros.

De igual manera, el casing tally permite llevar un control sobre la profundidad que se lleva de acuerdo al número de tuberías que se han bajado, asi como la longitud acumulada y el peso acumulado. El mismo se toma de acuerdo con el peso por pie de cada uno de los casing por el numero de estos que hayan sido bajados.

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III- CHEQUEO DE EQUIPO DE FLOTACIÓN, CENTRALIZACION.

El equipo de flotación consta de la zapata flotante, el cuello flotador, tapones, los centralizadores, los centralizadores flexibles y, en ciertas ocasiones, los raspadores. Estos accesorios fueron diseñados conforme la experiencia en las operaciones de perforación requirió su fabricación para la obtención de mejores resultados.

La zapata flotadora o de cementación va enroscada al primer tubo que se baja durante el revestimiento. Esta sirve para guiar a la tubería en su descenso hasta la profundidad donde se va a cementar. En su interior posee un mecanismo de obturación que impide que los fluidos de perforación puedan ingresar dentro de la zapata. La funcionabilidad de este se chequea antes de bajar el revestidor, agregando agua en un extremo de la zapata, la cual debe impedir, de estar en perfecto estado, que el agua penetre en su interior y se bote por debajo.

El cuello flotador se coloca entre dos tubos que serán bajados inmediatamente o poco después del primer tubo al que se le había enroscado la zapata. Este cuello o unión tiene como funcionabilidad permitir la entrada de los fluidos de perforación hacia el hoyo, pero impedir la entrada de los fluidos desde el hoyo hasta la tubería, mediante un mecanismo de válvula de un solo paso. Dispone además de un asiento en donde se le insertará un tapón que indicará la finalización del proceso de cementación. De igual forma que la zapata, se chequea verificando que no deje pasar agua hacia su interior.

Los centralizadores se instalan en los puntos que se crean necesarios con el fin de asegurar que la sarta quede centrada respecto al hoyo, evitando que esta se pueda recostar contra

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la pared del mismo. Antes de su empleo hay que verificar si en los materiales solicitados fueron enviados los respectivos clavos de aseguramiento del centralizador.

IV- REVISION DEL DISEÑO DE LA CORRIDA DE REVESTIDOR EN EL CAMPO, PROGRAMA DE CENTRALIZACION.

La corrida del revestidor es diseñada por medio de la elaboración del casing Tally. Para ello se requiere indicar las longitudes de la zapata de flotación, el primer tubo revestidor y la del cuello flotador. En el diseño de igual forma, se van enumerando las demás juntas, tanto las que se van a bajar como las que quedaran por fuera. Estas últimas serían aquellas que sobran debido a que las que ya fueron bajadas cubren la totalidad de la profundidad abarcada desde el asentamiento de la zapata hasta mas o menos unos 5 pies por encima de la mesa rotaria.

Cada 1500 pies se debe proceder a la ruptura de geles con la finalidad de facilitar el movimiento del lodo cuando éste se melifica mostrando valores altos de viscosidad que pueden ocasionar pérdida de los fluidos de perforación.

El programa de centralización se elabora directamente en el campo para mantener la tubería lo más centrada posible respecto al hoyo y evitar que se recueste en las paredes de éste, evitando así pegas de tubería. La empresa Halliburton maneja un programa que calcula el Stand Off o diferencia de centralización del revestidor en el hoyo, en la etapa de revestimiento de manera tal que se pueda proporcionar un óptimo diseño de centralización.

V- OPERACIONES DE CEMENTACION PRIMARIA (RECEPCION DE EQUIPOS, REVISION DE EQUIPOS, CALCULO DE CAMPO, CEMENTACIONES)

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La cementación es el procedimiento en donde agua y cemento se combinan e inyectan a través de la tubería de revestimiento o la de producción en zonas críticas. Tal es el caso de la zona alrededor de la zapata de la tubería revestidora, el espacio anular y hoyos desnudos.

La cementación primaria se realiza a presiones suficientes para que la mezcla de cemento bombeada por el interior de la sarta revestidora, pueda desplazarse a través de la zapata flotante. La mezcla pasa de la zapata ascendiendo hacia el espacio anular hasta cubrir la distancia calculada que debe quedar rellena de cemento.

Cuando la mezcla no esta llegando a la superficie, se asume que se esta circulando cemento hasta las formaciones. En este caso se requiere de una cementación remedial o forzada. Durante la cementación primaria se hace el llamado a la empresa encargada de realizar esta fase, la cual debe disponer en las instalaciones del taladro de una unidad cementadora con dos bombas, un Batch Mixer (mezclador), tolvas de cemento, equipo para medición de parámetros de cemento (presión, tasa, densidad), tapones (Inferior Rojo y Superior Negro), Botella de Circulación, Cabezal Buttres y balanza presurizada.

Los cálculos para esta fase son mas que todo relacionados con el Volumen de la Lechada de Cola y la de Relleno, Shoe Track (espacio entre zapata y cuello), y el Volumen de Agua a Desplazar. Para ello se requiere que de acuerdo al programa de cementación diseñado para el pozo, se maneje la densidad de la lechada de cola y la profundidad a la cual debe quedar esta (por lo general en los pozos del Campo Uracoa se pide que la lechada de cola este a 500 pies encima del tope de la Formación Oficina). Para la lechada de relleno se requiere igualmente su densidad y profundidad, que depende de la ubicación de las zonas a aislar.

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FORMULAS

Para el Volumen de la lechada de Cola

V(lecCola) = (Dh^2 - De^2) / 1029,4 x (PZ - PTL)

Donde:

VlecCola = Volumen de Lechada de Cola (en Barriles)

Dh = diámetro del Hoyo ( en pulgadas)

De = Diámetro del Revestidor ( en pulgadas)

PZ = Profundidad de la Zapata (en pies)

PTL = Profundidad del Tope de la Lechada (en pies).

Para el Volumen de la lechada de Relleno

V(lecRell) = (Dh^2 - De^2) / 1029,4 x (PTLc - PTLr)

Page 16: Cementación de Pozos Petroleros

Donde:

VlecRell = Volumen de Lechada de Relleno, en barriles.

Dh = diámetro del Hoyo, en pulgadas.

De = diámetro externo del casing, en pulgadas.

PTLc = Profundidad del Tope de la lechada de Cola, en pies.

PTLr = Profundidad del Tope de la Lechada de relleno, en pies.

Para el Volumen de Shoe Track:

Vst = (DI^2 * LongST) / 1029,4

Donde

Vst = Volumen de Shoe Track, en barriles

DI = diámetro interno del Revestidor en pulgadas

Long ST = longitud del Shoe Track en pies.

Para el Volumen de Agua a desplazar.

Vw = (DI^2 * PCF) / 1029,4

Vw = Volumen de agua a desplazar, en Barriles.

Di = Diámetro interno del revestidor, en pulgadas.

PCF = profundidad del Cuello Flotador, en pies.

VI- OPERACIONES DE CEMENTACION SECUNDARIA (PRACTICAS COMUNMENTE USADAS EN CAMPO, TIPOS DE CEMENTACIÓN REMDIAL, PRUEBAS DE INYECTIVIDAD).

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La Cementación secundaria, también conocida como Remedial o Forzada, consiste literalmente en forzar la mezcla de cemento a altas presiones hacia la formación para corregir anomalías en ciertos puntos que son abiertos en los revestidores por medio de cañoneo.

Esta inyección de cemento se aplica para:

Falta de cemento en ciertos tramos de la tubería.

Aislamiento de un intervalo acuífero y/o gasifero en la tubería.

Corrección de fuga de fluidos a través del revestidor debido a desperfectos, y

Abandono de zonas productivas agotadas.

BOMBEO DE LECHADAS, REVISION DE PARAMETROS.

El Bombeo de las lechadas de cemento requiere de la revisión de los siguientes parámetros:

Densidad Equivalente en Circulación (ECD), la cual no tiene que excederse de los valores determinados puede generar fracturas en la formación.

Tasa de Bombeo, que se determina mediante simulación en el galonaje de perforación, minimizando la contaminación de los fluidos de la formación, asegurando la adherencia del cemento a las paredes del hoyo y evitando la canalización y fracturas.

Reología de las Lechadas, que dependerá de acuerdo al tipo de lodo, el regimen de flujo (si es laminar o turbulento) y las zonas a aislar y/o proteger.

Los aditivos al bombeo de lechadas dependerán del tipo de formación, ya que de acuerdo al caso se requerirán para el control de gas, influjos o pérdidas.

-TENSIONAMIENTO DEL CASING PARA COLGADA.

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Consiste en mantener en tensión el revestidor para prueba de su funcionamiento. Esto se realiza luego de la etapa de cementación colgando el tubo revestidor a cierta tensión (para el caso del revestidor de 7” , se tensiona a 40.000 libras por encima del peso total del revestimiento) denominada de Over Pull.

X.- CORTE E INSTALACIÓN DE CABEZAL.

Una vez terminada la desvestida de los equipos de cementación, se procede al corte y biselado del revestidor para posterior intalación de las distintas secciones del cabezal de pozo. Luego de la cementación de un revestidor de 9-5/8” , por ejemplo, se instala la sección A. Para el pozo UM 168 en Campo Uracoa esta instalación estuvo a cargo de compañías OTS y WOOD GROUP. La sección A era de tipo 11” x 9-5/8” 3M.

La sección “B” se instala una vez cortado y biselado el revestidor de 7”. Para el pozo UM 168 esta sección era del tipo 11” x 7-1/16” 3M. La última sección se instala luego de bajar la tubería de producción de 3-1/2” , asentando colgador encima de tasa de la seccion B y retirando tubo de maniobra.

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Posteriormente se desvisten y retiran las VIR’s y se instalan el manifold de tubos capilares y la válvula check de 2 vías. De esta manera se tiene formado el llamado Arbolito de Navidad o Cruz del Pozo.

XI.- PRUEBAS DE PRESIÓN AL CABEZAL.

Durante cada instalación de la correspondiente sección, se tienen que hacer pruebas de presión propias. De esta forma a la sección A del cabezal, luego de su instalación, se prueba con una presión de 1100 psi durante un tiempo de 10 minutos, empleando gas nitrógeno (N2).De la misma forma, la sección B es probada, pero ya con una presión mayor de 2400 psi.

Para la sección C se requieren otras pruebas, en las líneas de descarga Intake y el bloque de inyección, ambas con 800 psi. La cruz del pozo de 3M se prueba con una presión de 2500 psi.

XII.- PRUEBAS DE PRESION AL REVESTIDOR.

De igual forma, los revestidores son sometidos a pruebas de presión para comprobar su óptimo funcionamiento. Al revestidor de 9-5/8” se le prueba aplicándole una presión de 1200 libras por pulgada cuadrada durante 10 minutos. Este proceso generalmente se hace despues de la ruptura de cemento, pero antes de romper zapata.

Si el casing ha sido corrido de una manera eficaz, este resistirá a la prueba. Para el revestidor de 7” se prueba aplicando una presión de 1000 psi.

ANTECEDENTES DE LA OPERACION.

En el caso del Hoyo Superficial, este es perforado con mecha de 12 ¼” Tricónica seguida del conjunto de tuberías y accesorios que conforman el BHA#1.

Para el pozo UM 168, esta fase se completo perforando hasta la profundidad de 1050’ . Luego de lo cual se bombean píldoras y circula la tubería hasta

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observar retornos limpios. Finalizado este proceso, se saca la tubería del hoyo (STH) bien sea reciprocando o con gancho, de acuerdo a la situación.

Posterior a este paso se procede a vestir la planchada para proceder a la bajada del revestidor de 9-5/8” para el caso del hoyo superficial. De igual forma se requiere que se pruebe el buen funcionamiento del equipo de flotación para garantizar su óptimo funcionamiento una vez que sea descendido.

RESUMEN DE LA OPERACION.

La bajada del revestidor comienza con la conexion de la zapata flotadora a la primera junta del revestidor de 9 5/8”, seguida del cuello flotador, conectado a la siguiente junta. Después, cumpliendo con lo estipulado en el Casing Tally, se continuo bajando el revestidor de 9 5/8” de 36 libras por pie.

Una vez completa esta etapa, la compañía encargada de la Cementación, (Halliburton, CPVEN, Tucker, San Antonio, entre otras), procede al armado de las líneas de cementación, vistiendo el equipo e instalando el cabezal. Después de realizar la reunión de seguridad, probó las líneas con una presión de 3000 psi.

Luego se suelta el tapón de limpieza y bombea, para pozos del sur de Monagas, como el UM 168, 30 barriles de lavador, con una densidad de 8,3 lpg. Se mezclaron 179 barriles de lechada de relleno de 12,5 lpg, seguidas de 138 barriles de lechada de cola de 15,6 lpg de densidad. Seguidamente se suelta el tapón de desplazamiento empleando 81 barriles de agua para desplazar.

Se obtuvo una presión final de bombeo de 300 psi, asentando tapón con una presión de 800 psi. Luego se tuvo que realizar tob job con cola de lavadores de 1½” , bombeando 70 barriles de cemento hasta que se observó cemento en superficie.

Finalizada la operación la compañia inicia la desvestida de los equipos de cementación. Seguidamente otras compañias realizancorte bruto y biselado en el revestidor e instalaron la sección A del cabezal.

Paso posterior a esta etapa es la instalación y prueba de la Válvula impide reventones (VIR) o BOP en inglés. Se instalan también todos los accesorios que conformaran este sistema de seguridad contra arremetidas: lineas de quemadero, preventor anular, preventor de arietes, Kill line, Choke line, choke

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manifold, stand pipe, Kelly Cock y el flow line. Seguido a este procedimiento, generalmente se realiza un simulacro de arremetida y abandono para obtener tiempo de respuesta

.

Calculos de Bombeo de Tapones Balanceados de Cemento

Traducido desde: http://www.drillingformulas.com/balanced-cement-plug-calculation/

Los Tapones Balanceados de cemento constituyen el método de asentar o posicionar un volúmen de cemento (Tapón) por la aplicación de la Hidrostática balanceada. Cuando hablamos de "Balance" estamos indicando que la presión hidrostática al final de la tubería es la misma que la observada en el espacio anular (ver figura de abajo).

(Presión Hidrostática balanceada en ambos lados)

Esta actividad de bombeo de un tapón de cemento no es una de las operaciones rutinarias de operation, ya que se realiza en ciertas situaciones, tales como Tapones de DESVÍO, Tapones de ABANDONO, etc.

Page 22: Cementación de Pozos Petroleros

Una vez realizados los cáclulos, se sabrá que tantos volumenes de fluido deben bombearse hasta lograr un balance hidrostatico en ambos lados (tubería y anular). Sin embargo, prácticamente es posible que se necesite sobre desplazar unos cuantos barriles, por lo tanto, se debe tener la capacidad de sacar la tubería seca y permitir que el cemento caiga mientras se está sacando fuera del hoyo. Ello también nos permite evitar que el cemento suba debido a los efectos del suabeo.

La Cola o Tubería de Cementación puede variar en medidas desde la de un drill pipe (5") a la de un Tubo pequeño (2-7/8”). Algunos prefieren usar tubulares pequeños como Tubing, por ejemplo, para minimizar el suabeo de cemento mientras se esta sacando la tubería hasta superficie. Así por ejemplo, se puede usarcomo Cola 500 pies de Tubing 2-7/8” y el resto se puede completar con tubería de perforación (Dp´s 5")

La longitud del cemento se basa en las especificaciones requeridas por la experiencia de cada empresa operadora. Dicha longitud puede variar desde unos cuantos cientos de pies hasta cubrir varios cientos más.Normalmente la longitud del cemento es la que tiene que quedar en fondo una vez retirada la tuberia, por lo que Depende del tipo de trabajo que se está haciendo en el Pozo. Si se está realizando un Tapón de Desvío común, se requieren 500 pies de cemento. Si se requiere cementar una tubería o BHA pegados, se necesita posicionar más pies de cemento adicionales al tope del BHA.

Page 23: Cementación de Pozos Petroleros

CALCULOS PARA TAPONES DE CEMENTO BALANCEADOS . Para esta operaion se requiere determinar los siguientes valores:

1. Volúmen del Cemento que se requiere.2. Altura del Cemento y Espaciador cuando la Tubería está en el Hoyo. 3. Volumen a desplazar para Balancear la Hidrostática en ambos lados (anular y tubería). Cuando se termine el desplazamiento se debe tener iguales alturas de Cemento/ Espaciador/ Lodo en ambas columnas, tal como lo muestra la figura de al lado

4. Una vez sacada la cola de cementación y la tubería, se debe contar con un balance en el fondo tal como lo muestra la siguiente figura.

Ejemplo de CálculosSe planea posicionar un Tapón de abandono en hoyo abierto a través de una arena.

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INFORMACION DEL POZO:• Zapata de 7” @ 6000’ MD/ 5500’ TVD.• Revestidor 7” / 23 ppf , rosca BTC --> ID = 6.366".• Fluido de Perforación = 10.0 lpg Lodo Base Aceite.• Diametro del Hoyo = 6,25” basado en Registro Caliper. • TD del Pozo = 12.000’ MD/ 10.000’ TVD• Intervalo de Arena 9000 – 9500 ft• Longitud Planificada del Cemento 1.000 pies• Base planificada del Tapón @ 9600 pies• Espaciador: 50 bbl @ 10,5 lpg.• Cola de Cementación: 1200 pies de tubing 2-7/8” (ID= 2,44") .• Diametro DP= 4” --> ID = 3.35 pulgadas• Exceso = 0%• Peso del Cemento= 16,0 Lpg

Determinar el Volumen de Cemento Requerido y el Plan de Desplazamiento a Seguir.

1. Volumen de Cemento?

Capacidad del Hoyo del Pozo = 6,252 ÷ 1029,4 = 0,0379 bbl/ftVolumen de Cemento = longitud cemento x Capacidad del HoyoVolumen de cemento = 1000 ft x 0,0379 bbl/ft = 37,9 bbl

2. Qué altura alcanzará el Cemento mientras la Cola + Tubería están en Fondo?

Capacidad Cola de Cmto ( tubing 2-7/8”) = 2,4412 ÷ 1029,4 = 0,0058 bbl/pieCapacidad Anular Hoyo - Cola Cmto = (6,252 – 2,8752) ÷ 1029,4 = 0,03 bbl/pie

Mientras esté la tubería en el hoyo, el Tope del Cemento (TDC) estará más arriba.

Calculamos el TDC por la siguiente fórmula

Longitud del Cemento con Tubería = Volumen Cmto ÷ (Capacidad Tubing + Capacidad Anular)

Donde;Longitud del Cmto c/ Tuberia en piesVolumen de Cmto en bbl.Capacidad del Tubing en bbl/pieCapacidad Anular en bbl/pie

Longitud del Cmto c/ Tuberia = 37,9 ÷ (0,03+0,0058) = 1.059 pies

Page 25: Cementación de Pozos Petroleros

Ello significa que la altura del tapón cuando está la tubería será de 1059 pies, por lo tanto TDC con tubería en el Hoyo estará @ 8541 pìes (9600'-1059').

3. Altura del Espaciador mientras la Tubería está en el Hoyo.Si se planifica bombear 50 bbl de fluido espaciador previo al cemento, entonces es posible que parte del espaciador suba por encima del tope de la Cola de Cementación 2-7/8".

Vol Espaciador Tope Cmto - Tope de Cola 2-7/8" (Vol Espac1)

Vol Espac1 = (Cap Anular Hoyo - Cola 2-7/8") x (Longitud TDC - Tope de Cola 2-7/8")Vol Espac1 = 0,03 x (8541-8400) = 4,23 bbl.Entonces el resto del volumen del espaciador será 45,77 barriles (50 - 4,23) y estará ubicado entre el Espacio anular del Hoyo del Pozo a Drill Pipe.

Longitud de Espaciador Hoyo - Dp = Volumen Espaciador ÷ (Capacidad Anular Hoyo - DP 4")Capacidad Anular Hoyo - DP 4"= (6,252-42) ÷ 1029,4 = 0,0224 bbl/pieLongitud de Espaciador Hoyo - Dp = 45,77 ÷ 0,0224 bbl/pie = 2043 pies

Entonces el Tope del Espaciador será igual al Tope de la Cola 2-7/8" menos la Longitud del Espaciador ubicado entre el Hoyo y Dp 4" Tope del Espaciador = 8400 pies – 2043 pies = 6357 pies

Page 26: Cementación de Pozos Petroleros

4. Volumen de Espaciador que tenga Igual altura en Anular

El volumen del espaciador dentro de la Tubería será igual al volumen ubicado dentro de la Cola 2-7/8" más el que está en el DP 4”.

Volumen de Espaciador en Cola 2-7/8" = Capacidad de Cola 2-7/8" x longitud (TDC - Tope de Cola 2-7/8")Capacidad de Cola 2-7/8" = 2.4412 ÷ 1029,4 = 0,0058 bbl/pieVolumen de Espaciador en Cola 2-7/8" = 0,0058 x (8541-8400) =0,8178 bbl.

Volumen de Espaciador en DP 4” = Capacidad DP 4" x Longitud ( Tope de Cola 2-7/8" - Tope de Espaciador)Capacidad DP 4" = 3,352÷ 1029.4 = 0,0109 bbl/pieVolumen de Espaciador en DP 4”= 0,0109 x (8400 – 6357) = 22,27 bbl

Volumen Total Espaciador en Tubería = 22,27 + 0,8178 = 23,1 bbl.

5. Volumen de Desplazamiento de LodoCon la finalidad de balancear la presión hidrostática, el volúmen de lodo a desplazar será desde superficie hasta el tope del espaciador

Volume de Desplazamiento de Lodo = capacidad DP 4” x tope del EspaciadorVolume de Desplazamiento de Lodo = 0,0109 x 6357 = 69,3 bbl.

De los cálculos realizados determinamos los siguientes pasos de Bombeo para Balancear el Tapón de Cemento:1. Bombear 50,00 bbl de Espaciador.

Page 27: Cementación de Pozos Petroleros

2. Bombear 37,90 bbl de cemento.3. Bombear 22,27 bbl de Espaciador.4. Bombear 69,30 bbl de Lodo de Perforación. ** Se debe sobre desplazar 2-3 bbl para crear el efecto de caída en el cemento. **5. Sacar lentamente hasta arriba del Cemento TDC6. Circular en forma Inversa, desde el fondo hasta superficie.7. Sacar la tubería desde el fondo hasta la superficie.

Finalmente el cemento, un vez sacada la tubería y la cola 2-7/8" queda como lo muestra la figura de abajo.

Page 28: Cementación de Pozos Petroleros

Diseño de Revestidores

Según el manual de Diseño de Revestidores P.D.V.S.A. (1998) el revestidor es una tubería especial

Page 29: Cementación de Pozos Petroleros

que se introduce en el hoyo perforado y luego se cementa para lograr la protección de éste y permitir posteriormente el flujo de fluidos desde el yacimiento hasta la superficie. Entre las funciones más importantes de la tubería de revestimiento están: Evitar derrumbes en el pozo durante la perforación, evitar contaminaciones de aguas superficiales, permitir un mejor control de las presiones de formación, al cementarlo se puede aislar la comunicación de las formaciones de interés, sirve como punto de apoyo del equipo de trabajo y permite facilidades de producción.

En un pozo, las tuberías de revestimiento cumplen con ciertas funciones específicas, de allí

que se tengan los siguientes tipos:

Tubería conductora: Es un tubo guía de diámetro grande (16” – 30”) que se hinca

hidráulicamente con un martillo hidráulico a profundidades entre 90’ y 500’. Entre las funciones

específicas de este tipo de revestidor se tiene: Reduce al mínimo las pérdidas de circulación a poca

profundidad, conducto por donde el lodo regresa a la superficie al comienzo de la perforación,

minimiza la erosión de sedimentos superficiales debajo del taladro, ejerce protección anticorrosiva

al resto de a sarta de revestimiento, soporta cargas en el cabezal del pozo, permite la instalación

de un sistema desviador de flujo (“Diverter”) y de un impiderreventón en el anular.

Tuberías de revestimiento de superficie: Son un tipo especial de tubería cuyo papel es

proteger las formaciones superficiales de las condiciones de mayor profundidad de perforación. La

profundidad de asentamiento está entre 300’ y 3500’ dependiendo del área operacional. Las

funciones más importantes de este revestidor son: Proteger las arenas de agua dulce de la

Page 30: Cementación de Pozos Petroleros

contaminación de los fluidos producidos. Esta tubería se cementa hasta la superficie, proporciona

un gradiente de fractura suficiente para permitir la perforación del próximo hoyo hasta asentar el

revestidor intermedio, permite la colocación de los sistemas impiderreventones para el control del

pozo contra posibles arremetidas.

Tubería de revestimiento intermedia: Tubería especial utilizada para proteger las

formaciones de altos pesos de lodos y evitar contaminaciones del fluido de perforación cuando

existen zonas presurizadas más profundas. Entre sus funciones tenemos: Proporciona al hoyo

integridad durante las operaciones de perforación, permite control de pozo si se encuentran zonas

de presiones anormales y ocurre una arremetida, permite el control del pozo si se generan

presiones de succión (suabeo) durante un viaje de tubería, aísla formaciones con problemas

(Lutitas inestables, flujos de agua salada o formaciones que contaminan el lodo de perforación) y

permite bajar la densidad del lodo para perforar zonas de presiones normales que se encuentran

debajo de zonas presurizadas.

De producción (camisa o Tubería “liner”): Tubería especial que no se extiende hasta la

superficie y es colgada de la anterior sarta de revestimiento.

Tubería de Producción

Tubería especial utilizada para cubrir la zona productiva; proporciona refuerzo para la

tubería de producción durante las operaciones de producción del pozo, además permite que dicha

tubería sea reemplazada o reparada posteriormente durante la vida del pozo.

Características de las tuberías de revestimiento

El Instituto Americano del Petróleo (API) ha desarrollado estándares para los revestidores

que han sido aceptadas internacionalmente por la industria petrolera, y así ha definido sus

características de la siguiente forma: Diámetro nominal, longitud, peso nominal (WN) en Lbs/ pie o

Kgr, diámetro mínimo interno (“Drift Diameter”), conexiones, grados de acero, ambiente corrosivo

Page 31: Cementación de Pozos Petroleros

y punto neutro.

Diámetro nominal: Los revestidores están definidos como tuberías cuyos diámetros

externos varían entre 4-1/2” a 20”. La API recomienda solamente 14 diferentes tamaños

(diámetros exteriores de revestidores) que son los siguientes: 4-1/2”, 5”, 5-1/2”, 6-5/8”, 7”, 7-

5/8”, 8-5/8”, 9-5/8”, 10-3/4”, 11-3/4”, 13-3/8”, 16”, 18-5/8” y 20”. Los más comunes son: 4-1/2”,

7”, 9-5/8”, 10-3/4” y 20”. Para cumplir con las especificaciones de la API, el diámetro exterior de

los revestidores debe mantenerse dentro de una tolerancia de 0,75%. Ver tabla # 4

Tabla # 4.- Diámetro de la Tubería de acuerdo a la profundidad de los pozos

Diámetro Hasta 10.000’ 10.000’-13.000’ Más de 13.000’

20” 20”-94 lb/pie J-55 (E)

13-3/8” 61 lb/pie J-55 (T) 68 lb/pie J-55 (T) 68 lb/pie N-80 (T)

9-5/8” 43,5 lb/pie N-80 (P) 47 lb/pie N-80 (P) 47 lb/pie P-110 (P)

7” 26 lb/pie N-80 (P)29 lb/pie N-80

32 lb/pie N-80 (P)

29 lb/pie P-110

32 lb/pie P-110 (P)

4-1/2” 11,60 lb/pie N-80 (P) 13,5 lb/pie N-80 13,50 lb/pie P-110 (P)

Fuente: Manual de Diseño de Revestidores PDVSA CIED (1998, pág. 29)

Longitud de los revestidores: Los tubos de revestidores son fabricados exactamente en la

misma longitud. Sin embargo, para facilitar su manejo en el campo, la API especifica los rangos en

que deben construirse como sigue: ver tabla # 5.

Page 32: Cementación de Pozos Petroleros

Tabla #5.- Rangos de Longitudes de la Tubería de Revestimiento

RangoLongitud Total

del Rango

Longitud Promedio

(pies)

1 (R-1) 16 – 25 22

2 (R-2) 25 – 34 31

3 (R-3) 34 – 48 42

Fuente: Manual de Diseño de Revestidores PDVSA CIED (1998, pág. 30)

Peso nominal (WN) API en lbs/pie, se usa en conexión con la tubería de revestimiento que

tiene acabado los extremos tal como roscas y acoples, reforzamiento en los extremos, entre otros,

El peso nominal es aproximadamente igual al peso teórico calculado por pie de una longitud de

tubería con roscas y acople de 20 pies (6.1 m), basado en las dimensiones de la junta en uso para

la clase de producto, cuando el diámetro particular y el espesor de la pared es utilizado”.

Diámetro mínimo interno (Drift Diameter): El mínimo diámetro interno es controlado por

un diámetro específico (“drift diameter”), que no es más que el máximo diámetro de un mandril

que debe pasar libremente (sin sufrir obstrucción) con su propio peso, por el interior de la tubería.

La longitud de estos mandriles varía con el diámetro de la tubería, ver tabla # 6.

Tabla # 6.- Revestidores de Diámetro Libre Especial

11-7/8 71.80 0.582 - 10.625

13-3/872.00

86.00

0.514

0.625

12.191

11.969

12.250

12.000

13-1/2 81.40 0.580 - 12.250

13-5/8 88.20 0.625 - 12.250

Page 33: Cementación de Pozos Petroleros

Fuente: Manual de Diseño de Revestidores PDVSA CIED (1998, pág. 33

Conexiones para los tubulares: Según informe técnico P.D.V.S.A. sobre diseño para tubulares de

revestimiento (1998) la conexión o junta es el dispositivo mecánico que se utiliza para unir tramos

de tuberías, equipos de fondo y/o accesorios para formar una sarta de tubería de características

geométricas y funciones específicas.

En general, las conexiones son clasificadas en dos grandes grupos en función de la

geometría:

Conexiones API.

Conexiones Patentadas.

Hay varias características genéricas que permiten clasificar las juntas en diferentes categorías. La primera es si la junta es acoplada o integral, es decir, si la caja (hembra) se construye de un tubo aparte o es parte de la misma tubería, tal como se muestra en la figura # 7.

Fig. 7. Junta Acoplada Vs Junta Integral

Page 34: Cementación de Pozos Petroleros

Fuente: Informe Técnico P.D.V.S.A. Diseño para Tubulares de Revestimiento (1998, pág. 27)

La junta integral tiene una ventaja con respecto a la acoplada en el sentido de que hay una

sola rosca por junta, mientras que en la acoplada hay dos.

Grado del acero de los revestidores: Según el Manual de Diseño de Revestidores P.D.V.S.A

C.I.E.D (1998), los grados de tubería definen las características. Consiste en una letra seguida por

un número, que es el punto cedente mínimo del material en niveles de lbs/pulg 2. Se entiende por

resistencia cedente al esfuerzo de tensión requerido para producir elongación total de 0,005

pulg/pie de longitud sobre una prueba normal de muestra. En la tabla # 7 se especifican los valores

de resistencia cadencia máxima y mínima, la resistencia final mínima a la tensión y a la elongación

mínima por unidad de longitud, al momento de la falla.

El API define tres grupos de grados de revestidores: para servicio general, de alta resistencia

y de alta resistencia con rango de cadencia controlada.

Tabla # 7.- Grados de Revestidores Recomendados por el API

Grados

API

Resistencia Mínima

(Lcp)

Cedencia Máxima

(Lcp)

Resistencia Final Mínima de Tensión (Lcp)

Elongación Mínima

(%)

H-40 40.000 80.000 60.000 29,5

J-55 55.000 80.000 75.000 24,0

K-55 55.000 80.000 95.000 19,5

C-75 75.000 90.000 95.000 19,5

L-80 80.000 95.000 95.000 19,5

N-80 80.000 110.000 100.000 18,5

Page 35: Cementación de Pozos Petroleros

C-90 90.000 105.000 100.000 18,5

C-95 95.000 110.000 105.000 18,5

P-110 110.000 140.000 125.000 15,0

Fuente: Manual de Diseño de Revestidores PDVSA CIED (1998, pág. 44)

Tabla # 8.- Grados de Revestidores de Alta Resistencia

GradoResistencia Mínima

Lbs/pulg2

Cedencia Máxima

Lbs/pulg2

Resistencia a la Tensión Mínima

Lbs/pulg2

P-110 110.000 140.000 125.000

Q-125 125.00 155.000 135.000

V-150 150.00 180.000 160.000

Fuente: Manual Diseño De Revestidores PDVSA CIED (1998, pág. 44)

Procedimiento general para diseñar una tubería de revestimiento

Según el Informe Técnico Diseño para Tubulares de Revestimiento PDVSA (1998), para

diseñar la sarta de revestidores de un pozo hay que conocer una serie de datos del mismo, como

las presiones de poro y de fractura hasta la profundidad final del mismo, la distribución de

temperaturas, las funciones del mismo, actuales y futuras es decir, si posteriormente se utilizará

métodos artificiales de levantamiento, entre otros. Seguidamente se seleccionan los diámetros

más apropiados de las diferentes secciones de la sarta, lo cual depende principalmente del caudal

de petróleo que se piensa extraer. Finalmente se procede al diseño propiamente dicho de la sarta,

es decir, la selección de los materiales y espesores requeridos para obtener, como se dijo

anteriormente, una sarta segura a un costo razonable.

Page 36: Cementación de Pozos Petroleros

Determinación de la profundidad de asentamiento

Las profundidades a las cuales se asienta la tubería de revestimiento deben adaptarse a las

condiciones geológicas y la función que debe cumplir el revestidor. En los pozos profundos,

generalmente la consideración primordial es controlar la acumulación de presiones anormales en

la formación y evitar que alcancen y afecten zonas someras más débiles. De modo que la

planificación de la colocación correcta del revestidor comienza por la identificación de las

condiciones geológicas, presiones de la formación y gradientes de fractura.

El método convencional de selección de la profundidad de asentamiento de la tubería de

revestimiento comienza por la identificación del gradiente de presión intersticial o presión de poro

y del gradiente de fractura. El primero se refiere a la presión que ejercen los fluidos de la

formación (la presión que se mediría si se colocara un manómetro a esa profundidad), mientras

que el gradiente de fractura se refiere a la presión que es capaz de romper la formación.

Ahora bien, como la presión absoluta aumenta con la profundidad, tal como se muestra en

la parte (a) de la figura # 8 este aumento de presión puede caracterizarse a través de la pendiente

o gradiente, de forma tal que el gradiente de presión se define como:

Al representar el gradiente de presión como función de la profundidad de un hoyo lleno con

un fluido, se obtiene una línea recta vertical, tal como se muestra en la parte (a) de la figura # 8.

Sin embargo si las presiones no aumentan en forma lineal, sino que hay cambios debido a la

presencia de condiciones geológicas extraordinarias, entonces los diagramas de presión vs.

profundidad y gradiente de presión vs. profundidad se transforman en lo que se muestra en la

parte (b) de la figura # 8.

Page 37: Cementación de Pozos Petroleros

Fig. 8. Diagramas Esquemáticos de Presión Vs. Profundidad y Gradiente de Presión Vs.

Profundidad

Fuente: Informe Técnico P.D.V.S.A. Diseño para Tubulares de Revestimiento

(1998, pág. 46)

Entonces, para la selección de la profundidad de asentamiento de la tubería de revestimiento se utiliza un gráfico donde se muestren: el gradiente de presión de poro y el gradiente de fractura, tal como el que se muestra en el ejemplo simplificado que se ilustra en la figura # 9. Evidentemente el gradiente de fractura es superior al de presión de poro.

Por razones de seguridad, se trabaja entonces con una presión ligeramente superior o sobre

balance a la presión de poro, generalmente entre 0,5 y 1,0 lb/gal. Igual se hace con la presión de

fractura a la que se le sustrae un valor similar (margen de arremetida) por seguridad.

Así finalmente, el proceso de selección de la profundidades de asentamiento se inicia en el

fondo, proyectando la densidad del lodo a la profundidad total (presión intersticial más sobre

balance) hasta el punto en que intercepta el gradiente de fractura menos un margen de

arremetida (segmento a-b). Se asienta el revestidor en ese punto y da inicio al proceso otra vez

(segmento c-d).

Page 38: Cementación de Pozos Petroleros

FIG.9. Relación entre la profundidad de Asentamiento del Revestidor, Poros de la Formación, Gradiente de Presión y Gradiente de Fractura

TOMADO DESDE......

TECANA AMERICAN UNIVERSITY

Accelerated Degree Program

Page 39: Cementación de Pozos Petroleros

Doctorate of Science in Petroleum

Engineering Technology

INFORME Nº 1

“INGENIERÍA DE PERFORACIÓN”

Cuanta Presión se verá en el Cabezal de Cementación si Falla el Equipo de Flotación

Existe una muy simple pero interesante duda sobre la Presión Hidrostática en operaciones de cementación, específicamente sobre cuánta presión se verá en el cabezal de Cementación si llegase a fallar el equipo de flotación.

Page 40: Cementación de Pozos Petroleros

Veamos el siguiente ejemplo, dada una situación como la mostrada en la figura. . Considerando que el Pozo es Vertical.

1) Dentro de la Zapata de 16 pulgadas tenemos las siguientes densidades: - Desde 0’ hasta 1975’ = 9,3 lpg (Lodo) - Desde 1975’ hasta 2000’ = 16.0 lpg (Cemento)

2) Por fuera de la Zapata de 16” tenemos: - Desde 0’ a 1500’ = 11,6 lpg (Cemento - Lechada de Llenado) - Desde 1500’ a 2000’ = 16,0 lpg (Cemento - Lechada de Cola)

Con estas condiciones y asumiendo que el Cemento aún está Liquido , Cuánta presión Tendremos en el Cabezal si la Zapata Flotadora falla?

** Nota : Necesitas entender Cómo se Calcula la Presión Hidrostática para poder interpretar esta pregunta **

Usando el Concepto del TUBO EN "U": La presión de Fondo en ambos lados es la Misma.

Trabajaremos primero afuera en el lado del espacio anular que es mas pesado debido a que está lleno de cemento

Presión de Fondo (Anular) = Presión Hidrostática de la Lechada de Llenado + Presión Hidrostática de la Lechada de Cola

Presión de Fondo (Anular) = (0.052 × 11,6 lpg × 1500') + (0.052 x 16 lpg x (2000' -1500')) =1320,8 lppc

Desde luego, la presión Hidrostática en el Anular es mayor que la que está en el Revestidor de 16"; por lo tanto va a existir cierta presión en el Cabezal de Cemento para lograr el balance del Tubo en U.

Aplicando la siguiente Relación.

Page 41: Cementación de Pozos Petroleros

Presión de Fondo = Presión Hidrostática en Revestidor 16" + Presión Superficial en Cabezal de Cemento.

Como la Presión de Fondo es igual a la del Espacio Anular, tenemos que:

1320.8 lppc = 0.052 x16 lpg x (2000'-1975') + 0.052× 9.3 lpg ×1975' + Presión Superficial en Cabezal de Cemento.

Despejando tenemos que:

Presión Superficial en Cabezal de Cemento= 1321 – 976 = 345 lppc

Principios Básicos de Cementación de Pozos

Según el manual de Cementación de Pozos CPVEN (1998), define la cementación como

un proceso dinámico que consiste en preparar una lechada (mezcla de agua y cemento) con

equipos especiales de mezclado para luego bombearla y desplazarla hasta el hoyo abierto o hacia

la zona preestablecida. Existen dos tipos de cementaciones: Primarias y secundarias

Cementación PrimariaLa cementación primaria es la técnica utilizada para colocar lechadas de cemento en el

espacio anular entre el revestidor y las paredes del hoyo. El cemento, entonces se endurece y

forma un sello hidráulico en el hoyo, evitando la migración de fluidos de la formación hacia el

espacio anular, hacia yacimientos de menor presión o hacia la superficie. el cemento debe anclar,

soportar la tubería de revestimiento, (evitando derrumbe de las paredes o la formación de

cavernas dentro del hoyo) y protegerlo contra la corrosión de los fluidos de la formación.

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Cementación SecundariaLas cementaciones secundarias se definen como un proceso donde se bombea una lechada

de cemento en el pozo, bajo presión, forzándola contra una formación porosa, tanto en las

perforaciones del revestidor o directamente al hoyo abierto.

 

Clasificación y Funciones de los CementosLas normas API establecen la clase de cementos a ser usadas en la industria del petróleo.

Las condiciones varían desde el punto de congelación hasta 700 °F en pozos perforados para

la inyección de vapor.

Clase A: Es apropiado para ser usado desde superficie hasta 6000 pies de profundidad,

cuando no se requieren propiedades especiales. Esta disponible sólo con resistencia convencional

a los sulfatos

Clase B: Suele ser usado desde superficie hasta 6000 pies de profundidad, cuando las

condiciones requieren moderada a alta resistencia a los sulfatos. Esta disponible con

características de moderada y alta resistencia a los sulfatos.

Clase C: Se usa desde superficie hasta 6000 pies de profundidad, cuando las condiciones

requieren alta resistencia a la compresión del cemento. Esta disponible con características

convencionales, moderada y alta resistencia a los sulfatos.

Clase D: Se recomienda su uso desde 6000 pies hasta 10000 pies de profundidad, en

condiciones moderadamente altas de presión y temperatura. Esta disponible con características

de moderada y alta resistencia a los sulfatos.

Clase E: Es apropiado desde 10000 pies hasta 14000 pies de profundidad, en condiciones

de alta presión y temperatura. Esta disponible con características de moderada y alta resistencia a

los sulfatos.

Clase F: Para ser usado desde 10000 pies hasta 16000 pies de profundidad, bajo extremas

condiciones de alta presión y temperatura. Disponible con características de moderada y alta

resistencia a los sulfatos.

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Clase G: Se usa como un cemento básico desde superficie hasta 8000 pies de profundidad

y puede ser usado con aceleradores y retardadores para cubrir un amplio rango de profundidades

y temperaturas de pozos.

Clase H: Para usar como un cemento básico desde superficie hasta 12000 pies de

profundidad y puede usar aceleradores y retardadores para cubrir un amplio rango de

profundidades y temperaturas de pozos.

Clase J: Es empleado desde 12000 pies hasta 16000 pies de profundidad, bajo condiciones

extremadamente altas de presión y temperatura, o puede usarse con aceleradores o retardadores,

para cubrir un amplio rango de profundidades y temperaturas de pozo.

Cada cemento de la clase API tiene una proporción óptima de agua, la cual se muestra en la

tabla # 9.

Tabla # 9. Peso normal de los Cementos

Clase De Cemento

Agua MezcladaPeso de la

LechadaRendimiento Lechada

API Gal/Saco Porcentaje Lbs/Gal 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

Fuente: Manual de Cementación de Pozos CPVEN (1998, pág. 2-24)

Cementos especialesSon aquellas tecnologías de cementación utilizadas para resolver los problemas de pérdida

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de circulación, microanillos, cementación en ambiente corrosivo, altas temperaturas y migración

de gas, entre ellos tenemos: micro cementos, cementos tixotrópicos (Mara Petróleo), cemento

espumado y cemento expansivos.

Micro cementos: Es una tecnología desarrollada para resolver los problemas de

cementación primaria, donde se requiere alta resistencia con baja densidad, para taponar zonas

de pérdida de circulación o micro anillos por donde el cemento normal no puede circular. La

composición de este cemento es igual a la del cemento portland y se diferencia en el tamaño de

partículas, el cual es de 10 micrones en promedio, siendo esté 10 veces menor que el cemento

clase “A” API.

Cementos tixotrópicos :En términos prácticos, las lechadas de cemento tixotrópico son

dispersas y fluidas durante el mezclado, bombeo y desplazamiento; pero forma una estructura

rígida cuando el bombeo se detiene. Una vez que la agitación es continuada, la estructura se

rompe y la lechada adquiere, nuevamente, las propiedades de fluidez.

Al igual que los micro cementos, los tixotrópicos son usados para cementar formaciones con

problemas de pérdida de circulación, sin embargo por su propiedad gelificante, son ideales para

zonas cavernosas y formaciones de fácil fracturas. Otro uso de los cementos tixotrópicos

incluyen: reparación y corrección de revestidores; en zonas donde se requiere que la lechada sea

inmóvil rápidamente y para prevenir migraciones de gas. Una de las posibles desventajas de los

cementos tixotrópicos se basa en los cambios de sus propiedades de bombeabilidad. Después de

cada periodo estático, la resistencia y el punto cedente tienden a incrementar.

Cemento espumado: Son empleados para aislar las formaciones con bajo gradiente de

fractura. Especialmente, aquellos donde se requieren densidades menores de 11 lb/gal. Estos

cementos se caracterizan por su alta resistencia a la compresión, lo cual causa menor daño a la

formación sensible al agua, pueden reducir los cambios de flujo en el espacio anular, y permite la

cementación en zona de pérdida total de circulación.

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Cemento expansivos: Un cemento que se expande volumétricamente después de

fraguado, debe ser deseable para cerrar microanillos o prevenir la migración de gas en un grado

limitado. Las acciones que causan la expansión, son debido a la formación de la etringita de la

reacción entre el yeso y el aluminato de tricálcio. Los cementos expansivos comerciales están

constituidos por potland combinado con sulfoaluminato de calcio, y sulfato de calcio y cal

Aditivos

Son productos que se utilizan para modificar el tiempo de fraguado, las propiedades

reológicas y filtrantes, así como la densidad. Estos aditivos se clasifican en: aceleradores,

retardadores, controladores de pérdida de filtrado, extendedores, densificantes, dispersantes y

preventores de retrogresión de la resistencia.

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Aceleradores

Son aditivos que reducen el tiempo de fraguado del cemento en pozos de baja temperatura.

Cemento con este tipo de aditivo, pueden llegar a desarrollar una resistencia a la compresión de

500 psi en tiempo tan breve como 4 horas. Esto ahorra tiempo de equipo”.

Los aceleradores utilizados normalmente son: CaCl2, NaCl, KCl y Silicato de Sodio en

concentraciones de agua por peso (%BWOW) de: 0.5 a 4.0, 1.0 a 10.0 y de 1.0 a 3.0 para los dos

últimos casos respectivamente. En casos excepcionales se usan Alcoholes, NaOH y Yeso.

Retardadores

Son aditivos que demoran o impiden que el cemento fragüe demasiado rápido, ya que al

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aumentar la temperatura disminuye el tiempo de bombeabilidad, más que por el aumento de

presión o de profundidad, el aumento de la temperatura de circulación deberá compensarse con

un aumento en la concentración del retardador. Los retardadores más usados son: Lignosulfonato

de Calcio, en concentraciones de cemento por peso (%BWOC) de: 0.1 a 2.0, y NaCl que, en

concentraciones mayores del 20%, se comporta como un retardador a bajas temperaturas.

Controladores de Pérdida de Filtrado

La función principal de estos aditivos es reducir pérdidas excesivas de agua hacia la

formación; pero estos aditivos pueden generar otros efectos en el diseño de la mezcla; tales como:

aumentar la viscosidad, retardar el tiempo de fraguado y controlar el agua libre.

Con el empleo de controladores de filtrado, se reduce considerablemente los problemas de

taponamiento en el anular con cemento deshidratado; Los controladores de filtrado más usados

son: Carboximetil Celulosa (CMC), Carboximetil Hidroetil Celulosa (CMHEC), en concentraciones

(%BWOC) de: 0.125 a 1.50, de igual forma se emplean en diferentes concentraciones productos

como: Bentonita en combinación con un dispersante, polímeros orgánicos y látex.

Extendedores

Son aditivos que disminuyen la densidad de la lechada y/o reducen la cantidad de cemento por unidad de volumen de la lechada.

Los extendedores del cemento se utilizan para lograr las siguientes condiciones:

Disminución de la densidad de la lechada,

Incrementan el volumen de mezcla por saco de cemento,

Densificantes

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Se usan para aumentar la densidad del cemento y para mantener el control de la presión de

la formación.

Sistemas pesados se pueden conseguir, mediante la utilización de dispersantes que

permiten el corte de agua de mezcla. Este recorte de agua causa un incremento en la densidad,

pero también un incremento de la viscosidad y caudal de turbulencia. Los materiales usualmente

empleados son la barita, hematita, ilmenita y arena con gravedades específicas de 4.2, 4.8 a 5.0, y

2.6 respectivamente.

Dispersantes

Su finalidad es reducir la fricción interna en la lechada y aumento de su fluidez, haciendo

posible que se reduzca el excesivo volumen de agua requerido anteriormente. De manera que los

dispersantes reducen la viscosidad de la lechada, Algunos dispersantes usados son Sulfonatos de

Naftaleno y Lignosulfonatos de Calcio; en concentraciones %BWOC de: 0.10 a 5.0.

Preventores de Retrogresión de la Resistencia

La resistencia compresiva aumenta con la temperatura de curado hasta 230° F, por encima

de lo cual todos los cementos pierden resistencia. Esta retrogresión de la resistencia, que es

acompañada por un aumento de la permeabilidad se puede evitar con la adición de 35% de Sílica.

CAUSAS DE UNA CEMENTACIÓN DEFECTUOSA

A continuación se muestran los principales factores que influyen en las fallas que se

presentan durante la cementación de un revestidor de producción.

Fraguado prematuro (a veces instantáneo en el revestidor).

- El tapón no asienta sobre cuello flotador, indicando su llegada y finalización del desplazamiento.

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No se puede alcanzar la densidad de la mezcla.

Fuga o pérdida de gas en el anillo.

Canalización del cemento en el lodo.

- Fragüado del cemento muy rápido.

TOMADO DEL TRABAJO:

TECANA AMERICAN UNIVERSITY

Accelerated Degree Program

Doctorate of Science in Petroleum

Engineering Technology

INFORME Nº 1

“INGENIERÍA DE PERFORACIÓN”

MSC. Alfonso.Cruz R

Qué es un Registro CBL?

CBL son las siglas en Ingles de Cement Bond Log (Registro de Adherencia del Cemento): Lo cual nos indica la integridad de la adherencia al cemento entre la Tuberìa /Revestidor con las paredes del pozo. El registro es comunmente obtenido de una variedad de herramientas de tipo sónico o acústicos. La más nueva versión , llamada "Mapeo de Cemento", puede dar detalles en representaciones de 360 grados de la integridad de un trabajo de cementación, mientras que las versiones anteriores representaban una simple

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línea para registrar la integridad alrededor del revestidor.

Concepto de CBL: Un transmisor envía ondas acústicas para luego ser recibidas por Receptores en forma de señales acústicas que se transfieren a través del revestidor hacia el cemento y se reflejan hacia los receptores. La Onda Acústica en los receptores se convierte en amplitud (mv). Bajas amplitudes representan una buena integridad del cemento entre el revestidor y el hoyo del pozo. Sin embargo las altas amplitudes representan una mala integridad del cemento. El principio es similar a cuando le damos  un golpe a un tubo: si hay algo que cubre al tubo , se atenúa la reflexión, y viceversa.

Las Herramientas que componen al CBL comúnmente consisten en los siguientes equipos:

Gamma Ray/ CCL: se usa como registro de correlación. Los Rayos Gamma miden la radiación en la formación y el CCL registra la profundidad de los cuellos de los revestidores.  Estos registros de correlación sirven como referencia para un buen numero de trabajos en Hoyo Entubado o Revestidor, como Cañoneo, asentamiento de Tapones, entre otros. .

CBL/VDL: CBL mide la Integridad de la Adherencia del cemento entre el Revestidor y el Hoyo. Es posible aplicando el concepto de la onda acústica que se transfiere a través del pozo. El registro VDL muestra una vista desde arriba del corte de una parte superior de la onda acústica  representando como se adhirió el cemento desde el revestidor hacia la pared del pozo. 

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Caliper: este registra los diámetros del pozo en cada punto de profundidad.

La siguiente figura nos muestra un ejemplo de registro CBL

Condiciones en el POzo que pueden Causar Errores en la Interpretación   Acústica   o Fiablidad del CBL :

Espesor de la envoltura del Cemento: este factor puede variar, causando cambios en la tasa de atenuación. Se requiere una adecuada cobertura de cemento de 3/4 de pulgada (2 centímentros) o mayor para lograr una completa atenuación. 

Microanillos: son brechas muy pequeñas entre el revestidor y el cemento que pueden afectar la presentación del CBL . Se puede eliminar la influencia de estos microanillos corriendo el registro CBL bajo presión. 

Herramienta Centralizada: La herramienta del registro debe estar centralizada con el propósito de lograr una exacta amplitud y tiempo. 

Tocar Tope de Tapón de Cemento : Buenas Prácticas

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Después de completar un trabajo de tapón de cemento balanceado, necesitas regresar al hoyo e intentar alcanzar localizar dónde quedó el Tope del Cemepto (TDC o TOC , en inglés).

Se debe tener cuidado cuando se trata de encontrar el tope del cemento, de otra forma se puede provocar un gran problema.

Estos pasos son de una buena práctica de perforación que puedes aplicar en tus operaciones:

1. Primero que nada, necesitas saber dónde está el tope teórico o el calculado del Tope de Cemento. 2. Baja hacia el hoyo de manera convencional hasta aproximadamente 1 o 2 parejas encima del TDC. 3. Conectate al top drive o al cuadrante kelly de acuerdo al tipo de taladro con el que se está trabajando.4. Prende bomba a baja tasa. Esto dependerá en cómo el Ensamblaje de Fondo (BHA) esté configurado, para aplicar un galonaje específico. 5. Baja lentamente lavando y monitoreando el peso de la sarta. 6. Continúa lavando hacia abajo hasta que se detecte un apoyo sostenido en el indicador de peso del perforador.

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¿Qué puede pasar si no bajas con bomba para localizar el tope del cemento?

El BHA puede estar atravesando "cemento verde" (cemento que no ha fraguado apropiadamente) y cuando se prenda la bomba el cemento puede fraguar rápidamente y la tubería quedarse pegada.

Si quieres saber más sobre pega de tubería en cemento, lee este artículo de DrillingFormulas “Soft Cement Causes Stuck Pipe”

Situaciones de Control de Pozo después de Cementar

Mientras el cemento está en su período de transición (fraguado), se pierde cierta presión hidrostática debido a que el cemento se convierte a fase sólida, siendo el agua contenida en él la que le proporciona la presión hidrostática. En muchos casos esta situación no se presenta durante el trabajo de cementación, pero una vez se posiciona el cemento, puede existir alguna presión indicativa de presencia de hidrocarburos en el espacio anular.

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Este ejemplo demostrará por qué el pozo se encuentra en situación de bajo balance mientras se espera por cemento. INFORMACION DEL POZO: Revestidor anterior: 9-5/8” , Zapata @ 4000 pies.El pozo Vertical (Hoyo 8-1/2") se perforó hasta la TD de 10.000 pies con lodo de densidad 12.1 lpg, encontrandose la Zona Productora a 9.800 pies en TVD con una Presión de Yacimiento igual a 11,6 lpg. Se planificó la cementación de manera que se cubran 3500 pies de anular sobre la zapata. El agua usada para mezclar cemento es de 8,3 lpg.

Estará el pozo en Bajo Balance durante el período de transición del cemento?* Presión de la Formación @ 9.800 pies = 0.052 x 11.6 x 9800 = 5.911 psi

* Presión Hidrostática Total en el anular: Hasta 6500 pies la PH la ejerce el lodo de perforación--> PH @6500' = 0.052 x 12.1 x 6.500 = 4.090 psi

Cuando el cemento esta en transición, solo el agua contenida en el cemento proveerá presión hidrostática. Por ende podemos calcular el valor de esta presión. PH del agua en Cemento = 0.052 x (9800 – 6500) x 8.3 = 1424 psi

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Mientras el cemento está en transición, la presión hidrostatica total en el espacio anular serña igual a la PH del lodo más la PH del agua en el cemento: PH Total en anular = 4090 + 1424 = 5514 psi

Puedes notar que durante el período de transición la presión hidrostática total en el anular es menor que la presión de la formación en el pozo. Para este tipo de caso, el pozo está en riesgo de fluir , pudiendo provocar situaciones de control de pozo.

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Traducido desde:

Cement Transition Period in The Oil Well Can Cause Well Control Situation

Minimo Esfuerzo para Soportar Revestidor

Una de las funciones del cemento es soportar la sarta de revestimiento y el esfuerzo cortante del cemento sostiene el revestidor una vez posicionada la lechada. Puede pensarse en otras cargas que soporten al revestidor, tales como la carga de compresión en las áreas de acople o el movimiento térmico. Estas son partes de la fuerza de soporte, pero la mayor carga proviene del esfuerzo de corte o cizalla del cemento.

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(Diagrama que muestra como el Esfuerzo de corte del cemento soporta al Revestidor)

Normalmente no medimos el esfuerzo cortante del cemento, pero podemos aplicar los conocimientos de Ingenieria Civil para estimar el esfuerzo de corte desde la resistencia a la compresión . Generalmente, el cemento tiene una Resistencia de Corte aproximadamente de 1/12 veces de la Resistencia Compresiva. Entonces, si el cemento tiene una resistencia compresiva de 1000 psi, su esfuerzo de cizalla será --> (1000 x 1/12) = 83.3 psi.

Vamos a resolver el siguiente ejemplo para una mejor comprensión

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INFORMACION DEL POZORevestidor 9-5/8”, 40 lbs/pie (Libras por pie) --> ID = 8.835”Revestidor asentado @ 3200’ MD / 3000’ TVDTope de cemento a 600 ’MD / 550’TVDZapata del Revestidor Anterior (13-3/8”) = 1000’ MD / 900TVD

Usemos el concepto de FUERZA (Fuerza = Presión x Area).

1. La superficie externa del Revestidor cubierta por cemento serña igual a la circunferencia del revestidor multiplicada por la longitud de la zona cubierta por cemento.

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Area = Π x D x L DondeArea , en pulgadas cuadradasΠ (constante PI) =22/7D , Diametro en pulgadasL , la longitud del cemento, en pulgadas

Area = Π x 9.625" x (2600 pies x 12 pulg/pie)Area = 943.420 pulgadas cuadradas

2. Peso del Revestidor = Peso en Lbs/pie X Longitud total del Revestidor

Peso del Revestidor = 40 lbs/pie x 3200 pies = 128.000 lbs

3. Esfuerzo Cortante requerido para soportar todo el Revestidor

Esfuerzo Cortante (lbs/pulg cuadrada) = Peso del Revestidor ÷ Area de Revestidor cubierta de Cemento

Esfuerzo Cortante (psi) = 128.000 ÷ 943.420 = 0.136 psi

Podemos estimar la resistencia a la compresión del cemento basados en la relación 1/12 figure.Esfuerzo Cortante ÷ Resistencia a la Compresión =1/12Resistencia a la Compresión = 12 x 0.136 = 1.63 psi

Se nos indica que se necesitan 1.63 psi de resistencia a la compresión para soportar la sarta entera de Revestidor.

Esta es la estimación aproximada, sin ninguna consideración relacionada con la carga compleja, el movimiento térmico, etc