MINISTERIO DEL PODER POPULAR

PARA LA DEFENFA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÈCNICA DE LA

FUERZA ARMADA BOLIVARIAUNEFA- NÙCLEO ANZOÀTEGUI

SAN TOME, NOVIEMBRE DE 2012

ÌNDICE

INTRODUCCIÒN

CEMENTACIÒN PRIMARIA OBJETIVOS DE LA CEMENTACIÒN PRIMARIA TÈCNICAS DE CEMENTACIÒN PRIMARIA CEMENTACIÒN EN UNA ETAPA CEMENTACIÒN EN MULTIPLES ETAPAS FINES TÈCNICAS MAS UTILIZADAS CEMENTACIÒN DEL LINER PROBLEMAS DE LA CEMENTACIÒN PRIMARIA PLANIFICACIÒN DE LA CEMENTACION PRIMARIA CAUSAS DEL FRACASO DE UNA CEMENTACIÒN

PRIMARIA TIPOS DE TUBERIA DE REVESTIMIENTO TUBO CONDUCTOR REVESTIDOR DE SUPERFICIE REVESTIDOR INTERMEDIO INTERPRETACIÒN DE REGISTROS CEMENTACIÒN EXITOSA COMO MEJORAR EL TRABAJO DE CEMENTACIÒN CONCLUSIÒN BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCIÒN

La completación de un pozo representa la unión de muchos estudios que, aunque se realizan por separado, tienen en común un mismo objetivo: la obtención de hidrocarburos. La Ingeniería

Petrofísica, Ingeniería de Yacimientos y de las ciencias de producción y construcción de pozos; han venido realizando, en los últimos años, un trabajo en equipo permitiendo una interacción de las ramas que conforman la ingeniería de petróleo.

La elección y el adecuado diseño de los esquemas de completación de los pozos perforados, constituyen una parte esencial dentro del desempeño operativo, productivo y desarrollo de un campo. La eficiencia y la seguridad del yacimiento y la superficie dependen de la correcta y estratégica disposición de todos los parámetros que lo conforman, de esta manera podría hablarse de la productividad del pozo en función de la completación, que incluye un análisis de sus condiciones mecánicas y la rentabilidad económica que justifique su existencia.

Es por ello, que es necesaria la selección adecuada de los equipos que protegerán al pozo tanto en el fondo como en superficie. Y así como los diferentes tipos de cementación a utilizar en la completación de un pozo tanto primaria como forzada.

CEMENTACION PRIMARIA

Es la introducción de un material cementante en la región anular entre la tubería de revestimiento y el agujero abierto. La cementación primaria tiene como principales funciones:

Evita el flujo de los fluidos entre las formaciones. Fija la tubería de revestimiento con la formación. Ayuda a evitar surgencias descontroladas de alta presión

detrás del revestimiento. Aísla la zapata de revestimiento. Aísla las zonas productoras previniendo el flujo cruzado entre

los intervalos a diferentes presiones.

Objetivos de la cementación primaria

Sostener y adherirse a la tubería Restringir movimientos de fluidos Proteger la tubería contra la corrosión Proteger la tubería contra impactos orinados por la

perforación subsecuente Sellar zonas de pérdida de circulación o zonas

ladronas

TÉCNICAS DE CEMENTACIÓN PRIMARIA

Circulación de lodo, para acondicionar el pozo: Antes de bombear la lechada en el pozo, se lleva a cabo otro proceso; utilizando la bomba del equipo de perforación se hace circular lodo de perforación (también conocido como fluido de perforación) en el pozo, con el fin de acondicionar el lodo y lavar el pozo.

Si no se lleva a cabo el acondicionamiento, el paso de fluido (la lechada de cemento) por el anular puede verse dificultado por la presencia de sectores con lodo de corte gelificado.

Lanzamiento del tapón inferior: En los trabajos de cementación primaria, antes y después de la inyección de la lechada de cementación, se lanzan tapones limpiadores.

Estos elementos sirven para separar la lechada de los fluidos de perforación, limpiar las paredes interiores de la tubería de revestimiento y obtener una indicación positiva (presión) de que el cemento ya está en posición fuera de la tubería de revestimiento.

Bombeo de lavador y espaciador: Antes de bombear la lechada de cementación, por lo general, se bombea un lavador químico o un espaciador densificado, o ambos, para que actúen como buffer entre el fluido de perforación y el cemento. Los lavadores químicos son fluidos base agua que pueden utilizarse en espacios anulares pequeños con geometría del agujero regular.

Estos fluidos pueden utilizarse cuando se puede lograr turbulencia en todas las secciones del espacio anular. Los espaciadores son fluidos densificados que se bombean en flujos turbulentos o laminares. Estos productos sirven para eliminar completamente los fluidos de perforación del anular antes de inyectar la lechada de cementación.

Bombeo de la lechada inicial o de relleno: Esta lechada es de menor densidad, está diseñada para proteger la parte superior del anular del revestimiento.

Bombeo de la lechada de cola: La lechada de cola es una lechada de mayor densidad, diseñada para cubrir la sección inferior del anular desde el fondo del agujero.

Normalmente, la lechada de cola presenta unas propiedades superiores a las de la lechada inicial. Es esencial que la lechada de cementación tenga la densidad correcta para que sus propiedades sean las deseadas

Lanzamiento del tapón superior:

El segundo tapón limpiador de cementación se denomina tapón superior. Se bombea al final de los trabajos de cementación con el fin de separar la lechada del fluido de desplazamiento que se bombea en la siguiente etapa del proceso, y evitar así que sea contaminada por dicho fluido. Una vez que la lechada ya se ha bombeado en la tubería de revestimiento, el tapón superior se lanza desde la cabeza de cementación.

Desplazamiento de las lechadas y tapones con fluido para desplazamiento:

A continuación, las lechadas de cementación y los tapones limpiadores se bombean (son desplazados) hacia el fondo del pozo mediante el fluido de perforación u otro fluido. Este fluido de desplazamiento empuja el tapón superior y la lechada hacia abajo por la tubería de revestimiento. Cuando el tapón limpiador inferior llega al collar de flotación, la membrana situada en su parte superior se rompe y la lechada es bombeada, saliendo de la parte inferior de la tubería de revestimiento y subiendo por el anular.

Cuando el tapón superior llega al tapón inferior, hay un aumento de presión. Las lechadas de cementación se encuentran en el

espacio anular y en el recorrido de zapata. El proceso habrá finalizado cuando se indique un aumento de presión en la superficie y el proceso de desplazamiento haya terminado. Luego, retornarán de dos a cinco barriles y parará el flujo. Si este flujo de retorno continúa, significa que hay fugas en el collar de flotación.

Comprobación de retorno de fluido: El collar de flotación está equipado con una válvula de retención que evita que los fluidos regresen por la tubería de revestimiento.

Si la válvula está defectuosa, la lechada puede empujar los tapones y el fluido por la tubería de revestimiento, debido al efecto de retorno de los tubos en U.

Al final de un trabajo de cementación, es necesario comprobar que el collar de flotación o la zapata de flotación no presenten fugas.Para realizar esta comprobación se espera a que el fluido retorne a los tanques de desplazamiento de la unidad de cementación.

Si el collar de flotación o la zapata de flotación funcionan correctamente, dejarán que vuelvan de dos a cinco barriles y luego se interrumpirá el flujo. Si este flujo de retorno continúa, significa que el collar de flotación tiene algún defecto.

PERFORACIÒN DEL SIGUIENTE TRAMO SI CORRESPONDE

CEMENTACIÓN EN UNA ETAPA

Básicamente es la más sencilla de todas, la lechada de cemento es ubicada en su totalidad en el espacio anular desde el fondo hasta la profundidad deseada, para esto se requerirá de presiones de bombeo altas lo que implica que las formaciones más profundas deban tener presiones de formación y fractura altas y no permitir que se produzcan perdidas de circulación por las mismas.

Usualmente esta técnica es usada en pozos poco profundos o para cementar el casing superficial, y el equipo de fondo será el básico para la cementación, zapato guía, collar flotador, centralizadores, raspadores, tapones de fondo y tope.

CEMENTACIÓN EN MÚLTIPLES ETAPAS: Los trabajos de cementación con múltiples etapas se utilizan para separar y aislar zonas.

En primer lugar, la lechada de cementación se asienta alrededor de la sección inferior de una sarta de revestimiento con el cemento colocado hasta una profundidad determinada. A continuación, a través de los puertos del collar o collares de etapa colocados en la sarta de revestimiento, se cementan de forma sucesiva las etapas superiores.

Un collar de etapa es básicamente una junta de revestimiento con puertos que se abren y cierran o sellan mediante camisas de accionamiento a presión.

La cementación de etapas múltiples se utiliza con los siguientes fines:

Reducir la presión hidrostática en las Formaciones que no pueden soportarla presión hidrostática ejercida por una columna larga de cemento. Aislar dos zonas con problemas en una misma sección del agujero del pozo, por ejemplo, una zona de alta presión y una zona con una presión de fractura baja. Ahorrar cemento en aquellos pozos en los que sólo es necesario cementar la parte inferior y una porción superior de la tubería de revestimiento.

Las tres técnicas de cementación de múltiples etapas más utilizadas son:

Cementación regular en dos etapas; la Cementación de cada una de las etapas es una operación independiente y distinta. Cementación continúa en dos etapas; ambas etapas se cementan en una sola operación continua. Cementación en tres etapas; la cementación de cada una de las etapas es una operación independiente y distinta.

CEMENTACIÓN DEL LINER

El linner o camisa de producción es una de las operaciones más riesgosas, con poca planificación, no centralizada y por ende el cemento sufre contaminación. Otras veces el cemento del linner es deficiente en cantidad y calidad, y la cementación no es exitosa.

El cemento deberá tener de cuatro a seis horas de espesamiento usar recirculadores para mezclar el cemento con el peso adecuado y homogéneo antes de bombearlo debe tener baja perdida de fluido para evitar problemas con gas.

PROBLEMAS EN LA CEMENTACIÓN PRIMARIAUno de los problemas que se presenta durante la cementación en los yacimientos es la pérdida de circulación, esta, es la invasión de un fluido hacia la formación. En la mayoría de las veces no se puede evitar debido a la misma naturaleza de la formación.

Básicamente la pérdida de circulación se presenta de dos maneras diferentes: invasión y fracturación.

INVASIÓN

Es la pérdida de la lechada de cemento hacia las formaciones que presentan cavernas, fisuras, fracturadas o no consolidadas y las causas principales son las siguientes:

Las formaciones de grano grueso no consolidadas, pueden llegar a tener una permeabilidad suficiente para que la lechada invada la matriz de la formación, esto es frecuente principalmente en arenas y lechos someros. Cabe mencionar que el lodo de perforación también enfrenta este tipo de problema por lo que en

la etapa de perforación se debe evitar la pérdida en estos intervalos pocos profundos, ya que esto, puede provocar el socavamiento de las formaciones no consolidadas causando inestabilidad, favoreciendo un derrumbe bajo la acción de una sobrecarga.

Las formaciones agotadas, la excesiva producción de la zonas productoras que están ubicadas en el mismo campo o cercanas, pueden causar una presión de poro

menor que la normal, en tal caso las densidades requeridas de las lechadas de cemento tienden a ser altos para controlar la presiones de poro de las otras formaciones expuestas, pero al llegar a la zona depletada la lechada la invade por su baja presión de poro.

Las zonas cavernosas o fisuradas están estrechamente ligadas con las formaciones de carbonatos, es decir, de calizas y dolomía naturalmente fracturados, en las formaciones de caliza las fisuras se deben principalmente a que el agua disuelve parte de la matriz de la roca. En el momento de la cementación, la columna puede invadir libremente la zona vacía, el volumen perdido depende del grado de interconexión entre las fisuras. En algunas ocasiones, la pérdida de circulación se puede dar en los límites no sellados de las fallas.

FRACTURACIÓN: Es debido a la fracturación hidráulica producida por las presiones excesivas inducidas, por la columna hidrostática que ejerce la lechada debido a su densidad. Una vez que se ha hecho la fractura es muy difícil repararla y es muy poco probable que se restablezca la integridad del agujero.

Una vez que ocurre la pérdida de circulación la roca afectada reduce su permeabilidad cuando hay una disminución del espacio poroso, esto se debe principalmente a la invasión de pequeñas partículas que pueden quedarse atrapadas en las interconexiones, la mayoría de estas partículas son provistas por el lodo de perforación o la lechada de cemento los aditivos químicos, baches lavadores y espaciadores.

DENTRO DE LA PLANIFICACIÓN DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA ES NECESARIO CONOCER:

Condiciones del hoyo Temperatura de circulación en el fondo del pozo Temperaturas de registros (extrapoladas) Presiones que serán impuestas sobre la lechada Zonas de pérdida de circulación arenas permeables Tipos de fluido de perforación.

PROPIEDADES DE LA LECHADA Tiempo de espesamiento o bombeabilidad Resistencia a la compresión Aditivos Materiales de perdida Propiedades del flujo Calidad de agua de la mezcla

Densidad de la lechada Perdida de fluido

CAUSAS DE FRACASO DE UNA CEMENTACIÓN PRIMARIA:MEZCLA INCOMPLETA DE CEMENTO

Fallas mecánicas Fallas en el sistema a granel Cantidad de agua incorrecta

FRAGUADO RAPIDO O LENTO DEL CEMENTO

Agua de mezcla contaminada Demasiada o muy poco agua de mezcla Temperatura de fondo apreciada incorrectamente Caudal de bombeo inadecuado Falla mecánica

CANALIZACIÒN DE LA LECHADA Mala centralización del revestidor Revestidor inmóvil durante la cementación No se bajo espaciador Circulación de lodo pobre No se bajo tapón de fondo

TIPOS DE TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO

Conductor

Superficial

Intermedio

Liner de producción

EL TUBO CONDUCTOR Se utiliza cemento acelerado para disminuir el tiempo de fraguado, se puede utilizar aditivos para perdida de circulacion. Es conveniente utilizar espaciador para remover lodo y usar tapon superior para evitar canalizacion del cemento.

El método más usado es bajar la tubería de perforación hasta el cuello flotador y bombear cemento hasta que haya retornado por el anular hoyo-conductor.

REVESTIDOR DE SUPERFICIE Se utiliza normalmente en una lechada de relleno para llenar el espacio anular hasta superficie. El cemento de mayor resistencia llamado de cola, deberá tener una resistencia a la compresión no mayor a 500 Lpc.

En el revestidor de superficie se utiliza el siguiente procedimiento:

Circular el pozo para romper geles

Usar espaciador para remover bien el lodo Utilizar cemento acelerado

Para ello se deben bajar los siguientes equipos: Zapata guía, cuello flotador, centralizadores, tapones inferior y superior. Si hay problemas de pérdida de circulación, se puede bombear el cemento por el espacio anular a través de una tubería de 0.9 a 1.0 pulgadas hasta que el cemento frague en superficie.

REVESTIDOR INTERMEDIO Se utilizan varios tipos de cemento. El primer tipo es el de relleno y luego el cemento de cola de alta densidad. El cemento utilizado para este tipo de revestidor suele tener retardadores para obtener buenos tiempos de bombeabilidad aun a altas temperaturas.Puede contener aditivos reductores de fricción, de pérdidas de circulación o pérdida de fluidos.

INTERPRETACIÒN DE CBL/VDL GR

COMO TENER UNA CEMENTACIÒN EXITOSA

Condiciones del lodo óptimas para estabilizar el pozo y lograr valores reológicas óptimos.

Mantenimiento continúo de la tubería durante el acondicionamiento del lodo y operaciones de cementación.

Bombear lo más que se pueda de espaciador adelante del cemento. Utilizar centralizadores para lograr mejor distribución del cemento en el anular.

Diseño apropiado de reología de la lechada de cemento. Altas tasas de desplazamiento de la bomba, mejoran la posición del cemento.

Prevenir contaminación del lodo /cemento.

Conocer las limitaciones de presión de fractura de la formación.

COMO MEJORAR EL TRABAJO DE CEMENTACIÒN

Registrar presión en superficie de bombeo continuamente durante el trabajo.

Registrar cemento total mezclado y tiempo de desplazamiento

Soltar tapón superior una vez que haya sido bombeado todo el cemento.

Desplazar cemento hasta que el tapón superior asiente en el cuello flotador.

Observar retorno de lodo por si hay pérdidas o ganancias, etc.

Disminuir tasas de bombeo para asentar el tapón en el cuello flotador. Asentar el tapón con la presión adecuada por encima de la presión de circulación Revisar equipo de flotación.

Si el flotador se mantiene, dejar el revestimiento abierto durante el tiempo de espera del fraguado del cemento.

Si el tapón no se asienta con los strokes calculados, sobre desplazar el tapón no más del volumen entre el cuello flotador y la zapata (30 pies).

CONCLUSIÓN

Las formaciones débiles o con bajas presiones de poro y fractura, deben cementarse con sumo cuidado para asegurar su aislamiento zonal y sin fracturarlas.

Anteriormente los trabajos de cementación se realizaban con cementos convencionales, éstos ocasionaban demasiados problemas tales como mal aislamiento hidráulico, pérdida parcial o total de la lechada de cemento hacia la formación, etc. y no daban resultados satisfactorios, por lo que hoy en día, se disponen de nuevas lechadas de cemento cuya densidad son comparables a la del agua, que evitan el fracturamiento de la formación y las pérdidas de circulación durante las operaciones asegurando la integridad del pozo.

Quizá el mayor desafío que se presenta en las operaciones de cementación es controlar las pérdidas de circulación incluso los fluidos de perforación más livianos y las lechadas de cemento más ligeras pueden perderse en zonas débiles o fracturadas.

BIBLIOGRAFIA

Libro cementación de pozos (Prof. Roberto salas) WWW.INGOMPS.COM

· es.wikipedia.org/wiki/Cementación· industria-petrolera.lacomunidadpetrolera.com/.../cementación

www.pdvsa.com