Clase Cementación de Pozos 29-01-2014

5/28/2018 Clase Cementaci n de Pozos 29-01-2014

1/91

ING. LUCAS J. ARISTA ESTRADA

ENERO, 2014

1

CEMENTACION DE POZOS

Ing. Lucas J. Arista Estrada


2/91Ing. Lucas J. Arista Estrada 2

I. DEFINICINII. OBJETIVOS DE LA CEMENTACINIII. FACTORES A CONSIDERARIV. PLANIFICACION CEMENTACINV. CEMENTOVI. ADITIVOSVII.TERMINOLOGIA DE CEMENTACINVIII.EQUIPOS DE CEMENTACINIX. REMOCIN QUMICAX. TI POS DE CEMENTACINXI. CALCULOS DE VOLUMENES Y PRESIONES

INDICE



I. DEFINICIN

Conjunto de trabajos que se realizan despus de laperforacin del pozo o durante la reparacin hasta dejarlos encondiciones de producir o inyectar fluidos.

La cementacin es un proceso que consiste en colocar una

lechada de cemento en el espacio anular formado entre las

formaciones que se han perforado y la caera que se instala

en un pozo para producir petrleo, gas y/o agua.

* Lechada:Un fluido que resulta de mezclar agua y aditivos al cemento seco, obien, a mezclas de cementos.


4/91

II. OBJETIVOS DE LA CEMENTACIN

Ing. Lucas J. Arista Estrada 4

Desde 1903, el mayor y principal objetivo de una cementacin primaria

ha sido proveer una aislacin de las zonas expuestas en el borde de

pozo que contienen los fluidos y separarlas efectivamente. Para alcanzar

este objetivo, un sello hidrulico (anillo de cemento) debe conseguirse

entre las formaciones y el casing de manera de evitar la canalizacin y/omigracin de los fluidos a travs del mismo.

Comunicar eficientemente la formacin con el pozo con la finalidad de

obtener el aporte de hidrocarburos esperado.

Debe ser congruente con el adecuado racionamiento de la energa delreservorio.



Soportar la sarta de casing y que el cemento se adhiera perfectamente a laformacin y al casing, (sellohidrulico impermeable).

Sellar zonas de prdidas de circulacin.

Proteger el casing de la corrosin producida por las aguas subterrneas. Prevenir surgencias (blow-outs) de la formaciones que estn expuestas.

Proteger el casing de las cargas y esfuerzos cuando se re-perfora paraprofundizar un pozo.

Prevenir el movimiento de fluidos entre zonas.


6/91

III. FACTORES A CONSIDERAR


Informacin de la interpretacin de los registros de hueco abierto, mud

logging y presiones de las capas productoras.

Rate de produccin estimado.

Mecanismos de impulsin de las capas y propiedades petrofsicas.

Informacin de las tuberas de revestimiento.

Requerimiento de control de arena.

Futuras reparaciones.

Recursos para realizar el trabajo.

Instalaciones de produccin de subsuelo.



Informacion Petrofisica y de Fluidos

Porosidad, distribucion de losgranos.

Permeabilidad.

Saturacion de agua. Espesores productores y barreras. Presion de formacion



IV. PLANIFICACION CEMENTACIN



V. CEMENTO

Joseph Aspdin, ingls, en 1824 patent el producto llamado cemento portlanddebido a que con esos materiales (principalmente tierra calcrea) produca unconcreto para unir piedras, que haba descubierto en la Isla de Portland frente aInglaterra.

Como resultado de la hidratacin del cemento, la cual involucra reacciones

qumicas entre el agua y los componentes del mismo, la lechada fraga ydesarrolla resistencia a la compresin, la cual es:

Predecible Uniforme Relativamente rpido. El cemento fraguado tiene baja permeabilidad Es casi insoluble en agua, la exposicin al agua no lo destruye.

Estos atributos son esenciales para que el cemento logre y mantenga elaislamiento entre zonas de un pozo.



Los cementos API son cementosportland, que es un tipo de cemento. Loscementos portland tambin son llamados cementos hidrulicos porquefraguan bajo agua.

Los 4 componentes principales del cemento son:C3S Silicato triclcicoC2S Silicato diclcicoC3A Aluminato triclcicoC4AF Ferroaluminato tetraclcico

Oxidos de hierro (adicional)

Estos componentes se forman en el horno por medio de reacciones de lamateria prima: Caliza, arena, arcilla y minerales de hierro a t de 1500C.

SISTEMAS DE CEMENTO PORTLAND:Temperaturas: Bajo cero a 700FPresiones: Atmosfrica a 30000 psiFormaciones PorosasFluidos CorrosivosFormaciones SobrepresurizadasInvasiones de Gas



CLASIFICACIN DE LOS CEMENTOS

Existen diferentes normas que definen las propiedades del cemento para eluso particular que se pretende, siendo las ms comunes: Normas ASTM (American Society for Testing Materials) que regulan el

cemento para la construccin Normas API (American Petroleum lnstitute) que regulan el cemento a

utilizar en la industria petrolera. Estas ltimas son las normas API

Specification 10A: Specifications for Cements and Materials for WellCementing.

API ha clasificado los cementos petroleros en:

CLASE A: Cemento Comn para construccin o para ser usado hasta

6000 ft.CLASE G: Para ser usado hasta 8000 ft, con la incorporacin deaditivos se ampla el rango de profundidades y temperaturas.Resistente a los sulfatos.



VI. ADITIVOS

Cada aditivo que se incluye en una lechada est agregado para cambiar alguna

propiedad de la lechada.

Esto puede denominarse el efecto primario o principal de cada aditivo.

Por ejemplo, un acelerador se agrega para que el cemento frage ms rpido odesarrolle rpida resistencia a la compresin y un retardador para que extienda el

tiempo de frage porque se necesita mayor tiempo de espesamiento para colocarla lechada.

Los aditivos se pueden clasificar en:

Aceleradores

Retardadores Extendedores Densificantes Dispersantes Reductores de filtrado Materiales para prdida de circulacin



a) ACELERADORES:

Son agregados a las lechadas de cemento para acortar el tiempo debombeabilidad y acelerar el proceso de frage.Son sales inorgnicas, generalmente cloruros, silicatos, nitratos de diversoscationes.Los mas usuales son:

CLORURO DE CALCIO

CLORURO DE SODIO

Mecanismo de accin: Cuando los cementos comienzan con el proceso dehidratacin se forma un hidrato de silicato gelatinos alrededor de las partculasque inhibe la hidratacin. El acelerador acta rompiendo esta pelculasuperficial acelerando la hidratacin del cemento.


14/91



15/91



16/91


b) RETARDADORES:

Son agregados a las lechadas de cemento para prolongar el tiempo debombeabilidad en condiciones de media y alta temperatura. Como consecuenciaretardan el desarrollo de Resistencia a la Compresin.

Mecanismo de accin:Actan por mecanismos combinados de Adsorcin,

Precipitacin y Complejado de productos de reaccin sobre los granos del cementoreduciendo la reaccin de hidratacin.Los mas usuales son:

LIGNOSULFONATOSACIDOS CARBOXILICOSDERIVADOS DE CELULOSACOMPUESTOS INORGANICOS


17/91



18/91



19/91



20/91


c) DISPERSANTES

Las lechadas de cemento son suspensiones de partculas slidas en agua (hasta70%).La Reologa depende del:De la fraccin de slidos (ms agua de mezcla, menor fraccin de slidos)De la interaccin entre partculas.

La Reologa es afectada por la carga inica del agua de mezcla y por ladistribucin de cargas superficiales de las partculas de cemento.En las etapas tempranas de la hidratacin del cemento se forma una estructuragelatinosa de C-S-H que otorga cargas negativas a la superficie de las partculas.El Ca+2 en solucin competir por esos grupos cargados negativamenteformando:

Puentes entre dos granos,Uniendo dos grupos en el mismo granoUnindose a un sitio lo cual dejar una carga remanente positiva.

Segn el caso ser el comportamiento reolgico de la lechada.


21/91



22/91


d) REDUCTOR DE FILTRADO

Cuando la lechada de cemento es alojada a travs de una formacin permeable

bajo presin, ocurre un proceso de prdida de fluido llamado Filtrado.

Si la prdida es suficientemente grande, la lechada se torna imbombeable ypuede producirse un frage espontneo. (flash set).

El filtrado API se realiza a travs de una malla 325 registrando la prdida defluido en 30 minutos con un diferencial de presin de 1000 psi.

El cemento solo tiene una prdida que excede los 1500 cc/30 min.

En las lechadas se busca controlar el filtrado a valores del orden de 50 a 200 cc, eincluso menores para el caso de cementar formaciones gasferas.

El mecanismo de control es complejo pero bsicamente es a travs de 2mecanismos:La formacin de una torta de filtrado de cemento y otros slidos a travs de lasuperficie permeable la cual impide el libre paso de fluidos hacia la formacin.Incrementando la viscosidad de la fase acuosa.


23/91


Un buen Reductor de Filtrado debe cumplir con las siguientes condiciones:

Buen control de Prdida de Fludos. Estabilidad con la Temperatura. Tolerancia al pH. Compatibilidad con el resto de aditivos de cementacin (Sales, dispersantes,

retardadores, etc). No afectar notablemente las condiciones de frage de la lechada

(Bombeabilidad, Resistencia a la Compresin, etc). Control de Agua Libre y de Sedimentacin de Slidos. Otorgar viscosidad controlada a la lechada durante su mezcla en superficie y

durante la colocacin de la lechada en el pozo.


24/91



25/91


e) DENSIFICANTES:

Son utilizados para controlar formaciones sobrepresurizadas, con gas oformaciones plsticas deformables.Bajo estas condiciones pueden necesitarse densidades de hasta 18 lbs/gal(2.16 g/cm3). Para ello se agregan materiales con altas gravedades especficas.Dichos materiales deben cumplir con ciertos criterios:

La distribucin de tamao de partcula del material debe ser compatible conel cemento. (Partculas grandes tienden a decantar y partculas muypequeas incrementan la viscosidad).

El requerimiento de agua debe ser bajo.El material debe ser inerte con respecto a la hidratacin delcemento y compatible con los aditivos de cemento.

Los densificantes mascomnmente usados son:


26/91


f) ADITIVOS EXPANSIVOS

Son aditivos que le confieren propiedades expansivas al cemento a partir de laformacin de microcristales en su matriz.EPLUSB-5 est constituido por compuestos inorgnicos de granulometra finaque reaccionan con los productos de hidratacin del cemento durante suestadio plstico, confirindole elevada resistencia mecnica y bajapermeabilidad.

Estos materiales sirven un propsito dual de prevenir la intrusin de gas deformacin y para incrementar la adherencia de la lechada a la formacin y a lacaera por efecto de la expansin.


27/91


MANIFOLD DE CEMENTACION

CASING INTERMEDIO O DESUPERFICIE

PACKER

TAPON INFERIOR

HUECO ABIERTO

ZAPATO DE CASING ANTERIOR

ESPACIO ANULAR ENTRE CASING YPOZO

COLLAR FLOTADOR

AGUKERO RATN

CABEZA DE CEMENTACION

TAPON SUPERIOR

CANASTA DE CEMENTACION

ESPACIO ANULAR CASING Y CASING

CASING

RASCADORES

CENTRALIZADORES

ZAPATO FLOTADOR

VII. TERMINOLOGIA DE CEMENTACIN


28/91


VIII. EQUIPOS DE CEMENTACIN


29/91



30/91



31/91


IX. REMOCIN QUMICAESPACIADORES:

Fluidos viscosos densificados Pueden ser base agua, hidrocarburos o emulsiones Separan el lodo del cemento Remueven el lodo del anular Dejan la formacin y la caera acuohumectadas Otorgan carga hidrosttica

Acarrean material densificante y/o obturante

LECHADAS REMOVEDORAS (LAVADORES):

Limpian por barrido abrasivo Lechadas de alto porcentaje de agua - Baja densidad

Econmicas Lechada de f lujo turbulento. Crean accin abrasiva en el espacio anular, por slidos y material abrasivo que seincorpora.


32/91


La cementacin primaria es el proceso de ubicar una lechada de cemento en elespacio anular entre el casing y las formaciones expuestas al perforar el pozo. Suresultado ser fundamental para la vida productiva del pozo

XI. TI POS DE CEMENTACIN

A. CEMENTACIN PRIMARIA

El objetivo de la cementacin primaria es asegurar la integridad del agujero, locual implica los siguientes aspectos: aislamiento zonal, sustentacin, proteccin

de la tubera de revestimiento, y sustentacin del agujero.


33/91


PROCESO BASICO

Luego de la perforacin del pozo hasta la profundidad

deseaday la sarta de perforacin es removida: Se entuba. Circula pozo para acondicionar lodo Los dos tapones son utilizados para aislar la lechada Se bombean colchones para remover lodo y acondic.

anular. Se bombea el cemento dentro del casing para llenar el

espacio anular, desde el fondo hasta una altura suficientecomo para cubrir zonas productivas, proteger al casing,etc.

El proceso de cementacin se completa cuando unincremento en la presin de superficie indica que el tapnsuperior ha llegado al collar y el desplazamiento hafinalizado.

El pozo se deja en reposo para completar el frage. Se hacen los registros de calidad de cemento OK -

Se puede continuar con la completacion


34/91


CEMENTACIN DE LINERRemocin de lodo:

El xito de cualquier cementacin pasa principalmente por la efectividad en laremocin de lodo que se obtenga, dado que en liners el huelgo es especialmentepequeo y la centralizacin puede no ser la adecuada, esta , condicin deacondicionamiento se hace ms difcil. Por esta razn el movimiento detubera es crtico en este tipo de cementacin. Tener en cuenta que muchas veces

se evita esta maniobra por: Complicar el colgado posterior a la cementacin (liner mecnico, ya que

cambian las condiciones de empuje) Excesivo arrastre por efecto de la centralizacin Empuje y succin sobre la zona de inters Deterioro de la geometra del pozo causado por el movimiento del casing La rotacin, en caso de por realizarse brinda una mejor oportunidad para la

colocacin del cemento (se debe asegurar que la sarta esta preparada para eltorque)


35/91


Preflujos: El uso de adecuado tipo y volumenes de colchones qumicos yespaciadores es ms crtico en liners que en casing convencionales,incrementando el tiempo q g , p de contacto se mejoran las chances de unabuena adherencia de cementoLechada removedora: No se suele utilizar porque material abrasivo puedecomplicar su desplazamiento por el anular casing/liner, adems esta lechadaqueda ubicada en el anularLechada principal: Se debe disear segn procedimiento API, extremandocaractersticas de fluidez, control de filtrado, agua libre y el volumen debe sermuy preciso porque no solo debe aislar zona de inters, sino sellar zona delcolgador para evitar migracion del gas. Si el liner tiene empaquetador, la fuidezde la lechada alcanzar para realizar esta maniobra. Del mismo modo con losliners Versaflex. El exceso de cemento afectar el balance final al desconectar elsetting tool (barras de sondeo) y adems deber ser reversado completamente a

superficieDesplazamiento: El rgimen indicado es el turbulento para la mejor remocionde lodo, en huegos pequeos es ms fcil de alcanzar, se debe cuidar la excesivadinmica.


36/91

http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=MXTjvjVETfirdM&tbnid=Nt7jdoL6NmtgOM:&ved=0CAUQjRw&url=http://milisen.wordpress.com/&ei=6CTrUpDiFIvNkAforYHACg&bvm=bv.60444564,d.eW0&psig=AFQjCNGXn26gIy0A8_XSBJHW5tH0LheJTw&ust=1391228307790695


37/91



38/91


CEMENTACIN DE TAPONES

Una de las principales causas de falla de un tapn de cemento, es como

resultado de la ubicacin de una lechada de cemento pesada por encima de un

fluido de baja densidad.

Esto genera una interfase inestable en la cual por fuerza gravitacional, el tapn

de cemento se desplaza y se contamina con el fluido menos denso, provocando la

falla de la operacin.

La estabilidad de la interface entre la lechada de cemento y el fluido que se

encuentra por debajo, es la clave para el xito de la operacin.


39/91


RECOMENDACIONES GENERALES PARA TAPONES DE CEMENTO

Ubicar tapn recuperable lo ms cerca posible de la base del punto de colocacindel tapn de cemento (o rotura), esto evitar la cada y posible contaminacin de lalechada de cemento con el fluido del pozo. De no ser posible esta prctica, ubicaruna pldora viscosa.Mezclar la lechada y desplazarla, balanceando el tapn de manera de dejar el topede cemento TOC, por encima del programado (para absorber contaminacin o

hesitar en caso de ser tapn para sellar rotura). Retirar el tubing dejando la puntalisa por encima del tope de cemento balanceado y circular inversa. En zonas de rotura sin cemento en el anular, es importante ubicar una buenvolumen de lechada detrs del casing como soporte en el anular para conseguir unbuen cierre y como proteccin para minimizar el continuo proceso de corrosin.En caso de roturas con prdida de circulacin o elevada admisin, es recomendable

utilizar soluciones de cloruro de calcio al 10% seguidas de Silicato de Sodio que almezclarse en el anular coagulan y forman un tapn obturante. En tapones balanceados donde hay un tiempo de demora para circular y mover eltubing a una posicin segura, antes de forzar la lechada, es importante que la mismano desarrolle extremada resistencia de gel evitando su desplazamiento y dando falsocierre.


40/91


OPERATIVA - UBICACIN DEL TAPN

Si se usa barra de perforacin, se debe trabajar con punta lisa (sin trepano)Colocar caera del menor diametro posible en la zona de colocacin para evitarsuccinUsar Divert Tool Balancear tapn viscoso de densidad intermedia entre lodo y lechada decemento

Levantar punta de caera al punto base de colocacin del tapn de cementoAcondicionar lodo circulando a alto caudal el tiempo necesario para obtener lareologa buscada.Bombear preflujos al mximo caudal posibleBombear lechada, el volumen debe ser el necesario para cubrir con exceso el topesolicitadoDesplazar hasta 2 Bbls antes de completar en volumen terico y dejar balancearLevantar columna de trabajo sobre tope de tapnCircular por inversa para asegurar eliminar excesos.Completar frage


41/91


CEMENTACIN A PRESIN

Es el proceso de aplicar presin hidrulica para forzar y/o colocar una lechada decemento contra alguna zona porosa, fisurada, etc. El cemento fraguado sellarel movimiento de fluidos.

B. CEMENTACIN SECUNDARIA

OBJETIVOS

Correge las cementaciones primarias

deficientes.

Sella capas con alto GOR

Sella niveles acuiferos

Sella capas que complican la puesta

en produccin del pozo. ej.:

Depletadas

Repara roturas en caeras


42/91


La lechada es una dispersin de particulas de

cemento en agua, por la dimensin de laspartculas estas no pueden ingresar en lagarganta poral (a menos que la K sea >100darcies), por lo tanto al realizar elforzamiento, si no se fractura, filtrar el aguaformandos revoque con las partculas de

cemento en distinto grado de deshidratacin

Las mejores posibilidades de lograr una cementacin a presin exitosa es cuando: Se tienen los punzados limpios

No se excede la presin de fractura


43/91


PRESION DE BOMBEO / CAUDAL DE ADMISIN

Estos son parmetros crticos de una cementacin a presin ya que brindaninformacin del comportamiento de la formacin a cementar.Ej.: Baja admisin en reservorios de alta K puede indicar punzados sucios.Durante la prueba de admisin previa se debe identificar la presin de fractura,para eso se inyecta a caudales crecientes

TECNICAS PARA FORZAR

Con tubera libre (Bradenhead): Tubera de produccin/perforacin sinpacker

Con packer: Recuperable /no recuperable asentado cerca del tope de la

zona a tratar.


44/91



45/91


PLANIFICACIN DE UNA CEMENTACIN A PRESIN

Propiedades de la lechada de

cemento

Una lechada sin aditivar tiene una altatasa de deshidratacin por lo quedifcilmente se podr sellar un tramode punzado ya que rpidamente se

tendr una alta presin deforzamiento.Para forzamiento a baja presin sedebe usar controlador de filtrado en lalechada y su proporcin depender dela experiencia de la zona,

permeabilidad, presin poral, etc.Si se propone reversar el cemento asuperficie es necesario minimizar elfiltrado para asegurar fluidez.


46/91


Relacin entre caudal de inyeccin y tipo de cemento

Formaciones de alta permeabilidad: Cuando el caudal de inyeccin = > 3/4BPM y @ 500 psi, es recomendable lechada de bajo filtrado.Cuando el caudal de inyeccin est entre 1/4 a 1/2 BPM, @ 500 psi, deben usarselechadas dispersas con filtrado entre 80 cc y 130 cc , (buen nodo ).Cuando la admisin es < BPM a 500 psi puede no ser necesario usar reductorde filtrado porque se requerir mucho tiempo para desarrollar revoque y lograr el

cierre.Propiedades de la lechada de cemento

Viscosidad:La lechada debe tener la menor viscosidad posible para que sea fcilmentemovible e ingrese a los espacios ms pequeos a sellar.

Bombeabilidad:Se debe asegurar un margen considerable sobre el tiempo operativo


47/91


Cantidad de cemento

1. El volumen no debera exceder la capacidad de la cmara de bombeo.

2. Como regla de dedos dos sacos de cemento por pie de intervalo perforado.3. En formaciones fracturadas la cantidad necesaria puede ser superior a 100 sks, eincluso requerir 2 lechadas.4. El volumen no debe ser tan grande como para formar una columna quenopueda reversarse.

Algunos pasos prcticos a seguir

Montar equipos, calibrar elementos de monitoreo (presin caudal, densidad).Armar lneas, conectar para controlar anular (hermeticidad del circuito). (*)Tener limpio y calibrados todos las partes, tanques, lineas, etc). (**)

Probar admisin con agua a , 1, 2 y 3 BPM, detectar fractura (Ej.: 1500 psi).Inyectar volumen de cemento inferior al volumen de la cmara (PKR-TPN).Desplazarlo a caudal acorde a la bombeabilidad.Una vez fuera del packer, parar y comenzar a hesitar hasta cierre.(*) El control en presin del bombeo es crtico(**) Los volumen que se inyectan deben ser perfectamente controlados


48/91



49/91


XI. CALCULOS DE VOLUMENES Y PRESIONES

1.1. Ingeniera

Para la realizacin de un proceso de cementacin del pozo

necesitamos elaborar un Diseo preliminar, el cual esajustado al finalizar la perforacin.

Para elaborar el diseo se requiere de datos del pozo,

perforacin, formacin, resultados de pruebas de laboratorio,etc.


50/91

Pozo: ubicacin, coordenadas y, historiales de cementaciones depozos vecinos.

Datos obtenidos


51/91

Perforacin: Profundidad del pozo, dimetro de la broca, problemaspresentados.


52/91

Formacin:formaciones atravesadas, fluidos de formacin y,gradientes de presin y temperatura.


53/91

Fluido de Perforacin:Reologas, pesos, caractersticas del f luido.


54/91

Registros: Caliper para ajustar el

dimetro.

Datos obtenidos


55/91

Datos obtenidos:

Pozo: X-3000, Coordenadas: N=9562382 E=482 563 En la mayora de pozos del rea se han cementado con dos tipos de

lechada.

Perforacin:TD=3210, broca= 8 1/2, FC=3080, ZG=3120. Casingsuperficie 9 5/8 (36 lbs) a 228, presencia de gas cuando entr a la Fmobjetivo.

Formacin:Objetivo: Girasoles. Tope=2100, Fondo=2200, con una

Gf=0.82 psi/fts y gradiente de formacin= 0.48 psi/fts, TD termin enFm Paisana con Gf=0.9 psi/fts. Gt=1.1 F/100fts

Fluido de perforacin: YP=15, VP=25, peso=10ppg, concentracin deslidos

Registro Caliper:hueco promedio de 9.25.

EJERCICIO 1


56/91

Presin de Reservorio

Presin de Ruptura de la formacin

Rango de densidad de lechadas a emplear

Determinar:


57/91

1. Calculemos presin de reservorio:

P res=Gradiente poral x profundidad

P res=0.48 psi/fts x 2150fts =1 032 psi.

2. Calculemos presin de ruptura:

P rup= Gradiente fractura x profundidad

P rup= 0.81 psi/fts x 2150 fts =1741 psi.

Necesitamos tener un peso de lechada que sea superior a la presin dereservorio y sea menor a la presin de ruptura de la formacin.

Diseo


58/91

Diseo Rango de la densidad a utilizar: P res=0.052 x Prof (fts) x densidad (ppg)

1032 psi = 0.052 x 2150 x densidad (Min)

Densidad (Min) = 9.2 ppg

P rup= 0.052 x Prof (fts) x densidad (ppg)

1741 psi = 0.052 x 2150 x densidad (Max)

Densidad (Max) = 15.6 ppg

La lechada a bombear tiene que estar entre 10 ppg y 15.0 ppg.


59/91

Diseo

MaximunWater Requeriments

Slurry Weight Slurry Volume

Gal/Sx Lbs/gal Cu.Fts / Sk

5.2 15.6 1.18

6.5 14.7 1.38

7.8 14.1 1.55

10.4 13.1 1.84

Volvamos a calcular las presiones con las lechadas propuestas en el cuadro dearriba:

En el siguiente cuadro se proponen las siguientes densidades:

Di


60/91

Diseo

Dens. Prof. Presin

15.6 2150 174414.7 2150 1643

14.1 2150 1576

13.1 2150 1465

Tope=1900

Dens. Prof. Presin

14.7 250 191

13.1 1900 1295

Presin a 3120=2 227 psi

Presin a 2 150=1 486 psi

Dens. Prof. Presin

14.7 1220 933

13.1 1900 1295

ZG=3120

TD=3210


61/91

Ensayos de Laboratorio

Es importante simular las condiciones del pozo en los ensayos de laboratorio.La temperatura es el factor mas importante en el diseo de una lechada.

Preparacin y acondicionamiento de la lechadaTiempo de espesamientoPrdida por filtradoReologaResistencia a la compresinFluido libreResistencia de gel

TixotropaCompatibilidadResistencia a la tensin y flexinSedimentacin de la lechadaModelo para flujo de gas


62/91


Preparacin y acondicionamiento de la lechada

Mezclado:

Se simulan las condiciones de pozoAgua de mezcla, cemento yaditivos en un mezclador API (Waring blender) a bajas

Velocidades:4,000 rpm durante 15 segundosCorte a altas velocidades:12,000 rpm durante 35 segundos


63/91


Tiempo de espesamiento

Es el tiempo que se dispone para bombear la lechada, para este ensayo seemplea un consistmetro el cual es un equipo que simular lascondiciones del pozo a profundidad, temperatura y presin, que a untiempo determinado y en unidades de consistencia nos dar como

resultado el estado de la lechada cuando ya no es bombeable.

Unidades de consistencia (Bearden units), BcUna lechada generalmente se considera no-bombeable de 70 a 100 BcEl ensayo se realiza a BHCT.


64/91




65/91



Frage por gelificacinprolongada y uniforme

Frage en ngulo rectoTipos de lechadas

: Precuyano B

: Repsol YPF

: Precuyano

: Liner 9 5/8" x 7" @ 4850 m

-

-

-

.

i

i

:

:

: : ndo batch mixer.

do desenrosque de herramienta.

de a 10 minutos.

as, a partir de medidas de velocidad snica

: -

Jorge Ramos

Tcnico de Laboratorio


66/91


Perdida por Filtrado

La prdida por filtrado es el caudal de agua que sale por presin diferencial fuera dela lechada de cemento frente a una formacin permeable y se expresa en ml/30 min,con BHCT y 1000 psi


67/91

Cement is

Fluid

Cement

Thickens

Cement

Sets

Cement

Hardens

Time

Cement Hydration and Pressure

Transmission

Cement

M

icrostructure

Pressure

Transmission

Total Shrinkage Development of a 15.8 ppg

Dispersed Class G Cement at 25 C

Time (hours)

0 200 400 600 800 10000

2

4

6

8

10

12

Test Temperature = 25 C

Test Pressure =1.5 MPa

VolumetricShrinkage(%)

CONTRACCIN DEL CEMENTO Y PRDIDA DE TRANSMISIN DEPRESIN


68/91


Perdida por FiltradoLas lechadas con cemento puro tienen una prdida por filtrado que excede los 1000cc/30 min.

Variando las concentraciones de los aditivos para control de filtrado se obtienen

caudales diferentes de filtrado.

Los valores mostrados abajo y sus interpretaciones son ampliamente aceptados en laindustria petrolera

0 a 50 cc/30 min para control de gas

50 a 100 cc/30 min muy bajo (liners, squeeze)100 a 200 cc/30 min muy bueno (aislaciones)200 a 500 cc/30 min moderado500 a 1000 cc/30 min muy alto1000 o ms cc/30 min no hay control


69/91


Reologas

La reologa es el estudio del flujo ydeformacin de los fluidosEs necesaria para calcular la presin defriccin y pronosticar bajo qu tipo de flujo se

mueve la lechada.

La reologa es una correlacin entre lavelocidad de flujo (shear rate) y la resistenciao presin (shear stress) necesaria para moverel fluido


70/91


Reologas


71/91


Fluido Libre

El fluido libre (agua libre) es aquel que sesepara de la mezcla de cemento y contribuye

a la contraccin de la lechada

La contraccin de la lechada puede afectar laadherencia y contribuir a la migracin de gas

En pozos desviados, el fluido libre se irubicando en la parte superior del espacioanular y crear un canal conductivo.


72/91


Resistencia a la compresionSe mide en psi y es funcin del tiempo y de la temperatura, para verificar cuantaresistencia tiene la lechada despus del frague, la cual nos va a servir para los pasossiguientes en la perforacin y completacin del pozo.

Reglasde dedotradicionales5 a 200 psi para soportar el casing500 psi para continuar perforando (re-perforando)1,000 psi para perforar (punzar, caonear, balear)Por lo menos 2000 psi para estimular & aislar zonas

Suficiente resistencia para desviar (ms que la de la formacin adyacente)


73/91


Resistencia a la compresion

E d L b i


74/91



75/91

EJERCICIO 2

Volmenes de lechadas a emplear

Sacos de cemento

Desplazamiento

Determinar:


76/91

CALCULOS

Luego de tener las lechadas definidas, procedemos a realizar los clculos devolmenes, regresemos al ejemplo anterior:

Lechada de relleno: 13.1 ppg.

Volumen entre casings:

Capacidad entre casing 9 5/8 y casing 5 =0.0606 bls/fts

Profundidad hasta el zapato casing 9 5/8= 228 fts

Volumen= 14 bls

Volumen entre hueco y casing:

Capacidad entre hueco 9.25 y casing 5 =0.05375 bls/fts

Profundidad hasta el zapato casing 9 5/8= 1672 fts

Volumen= 90 bls


77/91

CALCULOS

Lechada de relleno: 13.1 ppg.

Volumen Total:

Volumen Total= 14 + 90= 130 bls + 15%= 150 bls

Volumen 13.1ppg= 150 bls

N de sacos= Volumen /sacos

N de sacos=(150 bls x 5.615 ft3) / 1.84 =458

Sacos=460


78/91

CALCULOS

Lechada de relleno: 14.7 ppg.Volumen entre hueco y casing:

Capacidad entre hueco 9.25 y casing 5 =0.0537 bls/ftsProfundidad hasta el zapato casing 9 5/8= 1220 fts

Volumen=66 bls + 10%= 73 bls

N de sacos= Volumen /sacosN de sacos=(73 bls x 5.615 ft3) / 1.38 =297

Sacos=300

Volumen de desplazamiento:

Capacidad de casing 5 =0.0238 bls/fts, Prof=3080 fts

Volumen= 74 bls

2 OPERATIVA


79/91

2. OPERATIVA

Equipo de flotacin y Accesorios

ZAPATO GUIA: es un cilindro con un agujero a travs de l y en su extremo la guamaquinada o la nariz gua. El zapato gua protege la parte inferior del casing,

lo dirige al bajar al pozo y minimiza el

clavado o atascamiento contra las

paredes del pozo.

Este zapato se ubicaen el extremo inferior

de la columna de casing


80/91


Zapato Flotador: contienen vlvulas de retencin o checkvalves, para prevenir la entrada de f luidos del pozo por la parte inferiordel casing mientras este es bajado al pozo. La flotacin es controladapor el volumen de fluido con que se va llenando el casing ya sea desde lasuperficie o a travs del dispositivo de llenado en el zapato flotador.

Despus de desplazada la lechada la vlvula de flotacin debe prevenirel retroceso de esta dentro del casing.

d fl


81/91


Centralizadores: Los centralizadores son guas de acero, rgidas ocomprimibles que se ajustan alrededor del casing para ayudar a centralizarlo enel pozo.


82/91


DVT DISPOSITIVO DE ETAPAS


83/91


DVT DISPOSITIVO DE ETAPAS


84/91

Transporte e Instalacin en el pozo

S i O ti


85/91

Secuencia Operativa


86/91

Bombeo deespaciadores

Bombeo lechadade relleno

Bombeo lechadaprincipal

Llegada detapn

desplazamiento

Reporte de Cementacin


87/91

XII COMPLETACION DE POZOS


88/91


XII.COMPLETACION DE POZOS

a) COMPLETACION A HUECO ABIERTO

Formaciones homogeneas consolidadas

aplicables a espesores entre 100 400.

No se espera produccion de agua o gas libre.

Diametro de hueco mayor al casing superior.

Dificultad para el control selectivo de la

produccion o tratamiento de estimulacion.

Requiere limpieza periodica.

Se puede empacar con grava y liner.

Es fundamental evitar el dano a la formacion

La permeabilidad de la formacion deber ser

mayor a los 10 md.


89/91


b) COMPLETACION CON TUBERIARANURADA

Aplicacion en formaciones no consolidadas o

micro-fisuradas .

Se requiere colgador del liner.

No se requiere balear la Fm.

Requiere tratamientos de control de arena.

Diametro reducido en la zona productora.

Empaque con grava en el anular.

Requiere analizar el espesor de la ranura en

funcion al diametro de los granos.

Dificultad para recuperar el liner y profundizar

el pozo.


90/91


c) COMPLETACIN MLTIPLE

Pozos de diferentes ndices de

productividad.

La independencia de capas permite una

mejor informacion de produccin. Ideal para diferentes mecanismos de

produccin.

Riesgo en trabajos de pesca.

Posibles fugas entre herramientas


91/91

MUCHAS GRACIAS PORSU ATENCIN

Documents

Clase Cementación de Pozos 29-01-2014