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  1. 1. “APLICACIÓN DE CEMENTACION REMEDIAL PARA SOLUCIONARPROBLEMAS DE PRODUCCION EN POZOS PETROLEROS ”Ing. Freddy Carlos (1), Ing. Jesús Guzmán(2), Ing. Luis Gonzalez (3), Ing. Klever Malave (4).Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra(1) (2) (3) (4)Escuela Superior Politécnica del Litoral (1) (2) (3) (4)Km. 30,5 Vía Perimetral, 09-01-5863, Guayaquil-Ecuador (1) (2) (3 (4))fcarlos@espol.edu.ec (1)jaguzman@espol.edu.ec (2)luigonza@espol.edu.ec (3)kmalave@espol.edu.ec (4)ResumenLa cementación tiene una gran importancia en la vida del pozo, ya que los trabajosde una buena completación dependen directamente de una buena cementación.Elprograma de cementación debe diseñarse para obtener una buena cementaciónprimaria. El trabajo debe aislar y prevenir la comunicación entre las formacionescementadas así como entre el hoyo abierto y las formaciones superficiales detrás delrevestidor. Debe considerarse el no fracturar alrededor de la zapata del conductor ode la sarta de superficie durante las subsiguientes operaciones de perforación ocuando se corren las otras sartas de revestimiento. Es el proceso que consiste eninyectar cemento a presión a través de disparos en la tubería de revestimiento alespacio anular. Esta es una medida para remediar una cementación primariadefectuosa. La Cementación Remedial tiene varias aplicaciones entre las máscomunes se tiene:Reparar un trabajo de cementación primaria fallida debido a canalización de lodo ouna altura de cemento insuficiente en el espacio anular.Eliminar la intrusión de agua proveniente de arriba, debajo o dentro de la zonaproductora de hidrocarburos.Palabras Claves: Cementación RemedialAbstractCementation is very important in the life of the well, as good jobs are directlydependent on completion of good cement. The cementing program must be designedto achieve a good primary cementing. The work should isolate and preventcommunication between the cemented formations and between the open pit andsurface formations behind casing. Should be considered not to fracture around thedrivers shoe string or the surface for subsequent drilling operations or when runningthe other casing strings. It is the process which cement is injected under pressurethrough shots in the casing annulus. This is a measure to remedy a defective primarycementing. The Remedial Cementing has several among the most common applicationshave:Fixing a primary cement job failed due to channeling of mud or cement sufficientheight in the annulus.Remove the intrusion of water from above, below or within the oil producing area.Key words: The remedial cementing.
  2. 2. 21. Cementación de pozospetroleros.En este capítulo se describen de manerageneral las operaciones de cementaciónque se efectúan en los pozos petroleros.1.1 Cementaciones: clasificación.En la industria petrolera, la cementaciónde pozos es el proceso mediante el cual secoloca una lechada de cemento en elespacio anular formado entre lasformaciones que se han perforado y latubería de revestimiento de produción“casing”. En muchas ocasiones estetrabajo consiste en una simple operacióndonde se bombea cemento por el fondo dela tubería de revestimiento a través delzapato guía y por el respectivo espacioanular hasta sellar las formaciones lasinterés.De acuerdo a los objetivos que sepersiguen, la cementación de pozos seclasifica en los siguientes tipos:� Cementación primaria.� Cementación forzada o remedial.� Tapones de cemento.1.1.1 Cementación Primaria:Descripción y Objetivos.La cementación primaria es el procesoque se realiza una vez finalizada la fase deperforación y consiste en bombearcemento hacia el espacio anularcomprendido entre las paredes de la(s)formacion(es) perforada(s) y el diametroexterno de la tuberia de revestimientocorrida en el pozo (“casing” deproducción), en una longitud que cubrahasta el espesor de la formaciónproductiva mas superior.Grafica 1.1: cementacion primaria.En la actualidad existen varias técnicas decementación primaria y la selección decual es la más acertada a usar depende devarios factores. A continuación se indicanlas técnicas de cementación primaria máscomunes.� Cementación en una etapa.� Cementación en doble etapa.� Cementación de Liner.Objetivos de la cementaciónprimaria.Los principales son:� Proporcionar aislamiento a lasformaciones productivas, entreellas y de posibles acuíferos.� Fijar la tubería de revestimentodentro del pozo.� Prevenir la corrosión de la tuberíade revestimiento mediante laaplicación de la técnica de dobleetapa.� Evitar derrumbes en las zonas deformaciones no consolidadas.� Prevenir la migración vertical delos fluidos del yacimientos entrelas zonas productoras.� Evitar surgencias sin controldebido a la presencia de altaspresiónes detrás del revestimiento.
  3. 3. 31.1.2 Cementación Forzada oRemedial “Squezze”:Descripción, Objetivos yAplicabilidad.Es el proceso que conciste en inyectarcemento a presión a través de disparos oranuras en la tubería de revestimiento alespacio anular. El propósito de esta técnicaes corregir una mala cementación primariadetectada por medio del respectivo registroeléctrico para control de la calidad decementación.Objetivos de las CementacionesForzadasLos principales son:� Corregir un mal trabajo decementación primaria debido acanalización de fluidos o a unaaltura insuficiente de cemento enel espacio anular.� Mejorar el sello de cemento entredos zonas productivas.� Reducir o eliminar la intrusión deagua y/o gas al intervaloproductor.� Sellar total o parcialmente unintervalo que se seleccionóincorrectamente.Aplicabilidad de la CementaciónRemedial.La aplicación de la cementación remedialha incrementado considerablemente en losúltimos tiempos, debido a que se tiene unmejor entendimiento de la mecánica defractura de la roca y de las propiedades defiltrado de las lechadas de cemento. Lascementaciones remediales tienen utilidaden los siguientes casos:1. Controlar alto GOR: Aislando lazona productora de gas, seconserva la energía delyacimiento.2. Controlar excesiva producción deagua o gas: estos fluidos puedenser aislados de la arena productorapara disminuir la relaciónagua/petroleo o gas/petroleo,evitando futuras conificaciones.3. Reparar fallas o roturas en latubería de revestimiento: elcemento puede ser forzado através de los huecos generados porla corrosión en el “Casing”.4. Sellar zonas ladronas o zonas depérdida de circulación.5. Proteger contra la migración defluido dentro de una zonaproductora.6. Asilar zonas permanentemente.En pozos donde existen variaszonas potencialmente productoras,se deja producir una primero paraposteriormente aislarla y empezara producir otra.7. Prevenir migración de fluidos dezonas o pozos abandonados: seaplica para abandono de pozo,sellar o taponar zonas productorasdepletadas o completadas a huecoabierto.2. Cementación forzada o remedial(“squezze”).2.1 Introducción.Cementación forzada es el nombre que sele da a la operación efectuada por unaunidad de alta presión, donde las presionesalcanzadas son relativamente altas parainyectar el cemento a la formación, através de los orificios de los disparosefectuados en el interior de la tubería derevestimiento. Utilizando para ello, unaherramienta cementadora recuperable elretenedor de cemento con su herramientasoltadora.
  4. 4. 4Es probable que la mayoría decementaciones remédiales se realicen parareparar una cementación primariadefectuosa. En estos casos una reparaciónexitosa se hace tan crítica como lacementación original. En otrasaplicaciones, como el abandono, laintegridad del cemento también puede serde primordial importancia.Cementación remedial es cualquierpráctica de cementación ejecutada en unpozo y que no forma parte de lacementación primaria. La reparacióninmediata de una pobre cementaciónprimaria de un “casing” o de un “liner”también se incluye dentro de cementaciónremedial.2.2 Objetivos.El proceso de aislamiento de zonasintermedias normalmente es una operacióndonde la lechada de cemento es forzadabajo presión en un punto específico delpozo. Sus aplicaciones incluyen elaislamiento de agua o gas de la formaciónproductora, recompletamiento de unintervalo depletado o no deseado,reparación del “casing” o de una falla de latubería y de un mal trabajo de cementaciónprimaria.Estudios de laboratorio combinado conprácticas de campo han clasificado lastécnicas de cementación forzada en dos:forzamiento a alta y a baja presión, debidoa la diferencia de presión que se aplicacuando el cemento entre en contacto con laformación.Los principales objetivos son:� Reparar un trabajo de cementaciónprimaria fallida debido acanalización del lodo o a unaaltura insuficiente de cemento enel espacio anular.� Eliminar la intrusión de aguaproveniente de formacionesadyacentes a las zonas productorasde hidrocarburos.� Reducir la relación gas-petróleode producción a través delaislamiento de la zona de gas delintervalo adyacente de petróleo.� Reparar rotura de tuberías debidoa corrosión o fallas por fatiga.� Abandonar una zona noproductiva o depletada.� Sellar zonas de pérdida decirculación.� Prevenir la migración vertical delos fluidos del yacimiento.2.3 Tipos.Existen tres tipos de cementación remedialque se indican a continuación:2.3.1 Reparación de huecos en elpozo.Este tipo se caracteriza por llenar espaciosvacíos relativamente pequeños en el pozocon cemento hasta alcanzar presión de“Squeeze” y formar el respectivo tapón.Limitado a espacios vacíos pequeñosdurante la perforación o a zonasproductoras de arena que pueden crearcavernas las cuales no permiten que elcemento se deshidrate contra la formacióny por lo tanto no forme el tapón decemento.2.3.2 Reparación de la CementaciónPrimaria.Se refiere básicamente a la reparación decanales de cemento formados durante lacementación primaria. Cualquiercorrección a un canal producido a travésdel tiempo por la erosión que ejerce elflujo de fluido ya sea en la formación o enel “Casing” e inclusive la reparación de unmicro-ánulo, se encuentran dentro de estacategoría. Casi siempre se refiere a áreas
  5. 5. 5anulares cercanas a la cara de laformación.2.3.3 Reparación de la Formación.Se caracteriza por grandes espacios vacíoso cavernas que se presentan detrás delhueco revestido, incluyendo fracturasnaturales o inducidas, intervaloserosionados o de grandes producciones dearena. En estas situaciones es posible queno se pueda formar un tapón deshidratadode cemento y por tanto va a existircomunicación entre el hueco y laformación. El problema puede ser muygrande y por lo que es difícil estimar lacantidad de cemento necesaria para llenarel espacio vacío.2.4 Técnicas.Las técnicas aplicadas en estos trabajosson generalmente conocidas por laspresiones altas y bajas requeridas, al igualque por el tipo de empacadura a serutilizadas. Dependiendo de estasherramientas será posible o noincrementar la presión hasta alcanzar lasexigencias del problema que se trata dereparar.3. Información general delcampo.3.1 Generalidades.El campo petrolero donde se ubican lospozos problema es uno de los másgrandes del país, siendo un anticlinalfallado en dirección Norte–Sur, deaproximandamente 35 Km. de largo y 15Km. de ancho, localizado en la RegiónAmazónica en la provincia deSucumbíos, cantón Shushufindi,aproximadamente 150 Km. al este deQuito, como se muestra en la siguientefigura.FIGURA 3.1 UBICACIÓN DEL CAMPO.FUENTE: Departamento de Yacimientos. EPPETROECUADOR.Los yacimientos productores son lasareniscas T, U, y G2, que seencuentran a una profundidadaproximada de 8.800 a 9.500 pies, conespesores promedios entre 50 y 70 piescada uno, separados por lutitas ycalizas las cuales impiden lacomunicación entre si permitiendo quese comporten de maneraindependientemente.El estado actual de los pozos del campo (adiciembre de 2010) se presenta en la tabla3.1.ESTADO ACTUAL DE POZOSProduciendo 86Cerrados 25Esperando por abandono 2Abandonados 10Inyectores 7Reinyectores 15Total 145TABLA 3.1 ESTADO ACTUAL DE LOS POZOSFUENTE: Departamento de Ingeniería en petróleos delDistrito Oriente. Petroecuador, 31 de julio de 2010.4. Casos frecuentes donde se aplicacementación remedial.Cementación forzada es el nombre que sele da a la operación efectuada por unaunidad de alta presión, donde las presionesalcanzadas son relativamente altas parainyectar el cemento a la formación, através de los orificios de los disparos
  6. 6. 6efectuados en el interior de la tubería derevestimiento.La cementación remedial se aplica conmayor frecuencia en los siguientes casos:4.1 Reparar una fuga en el “casing”.Cuando un revestimiento se a dañado en laparte superior de la cementación primariao incluso en un sector que estuvocementado, resulta necesario forzarcemento a presión a través de éstarajadura y dentro del espacio anular“casing”-hueco, para aislar la zona deinterés.La figura 4.1 ilustra la cementacion de unafuga en el “casing”.FIGURA 4.1:REPARACION DE UNA FUGA DE“CASING”4.2 Reparar o sellar canalesindeseables en el cemento detrás del“casing”.Esta canalización detrás de la tubería derevestimiento se presenta por deficienciasdurante la cementación primaria y permiteque intervalos adyacentes puedancomunicarse de manera indeseable.Detectado el problema (Fig. 4.2) ydependiendo del intervalo o intervalos areparar, se dispara frente a ellos ocercanamente, procurando hacerlo en unazona admisible inferior, sobre un posiblecontacto agua-petróleo y que no se halleen cuellos de la tubería, los disparos serealizan generalmente en una sección del“casing” de dos pies y con dos disparospor pie (2DPP) y para formacionesconsideradas duras (poca admisión y/obaja permeabilidad) es recomendabledisparar intervalos de cuatro pies a cuatrodisparos por pie (4DPP).4.3 Aislar la producción de agua y/ogas.Es un motivo frecuente para lacementación forzada de un pozo y serequiere dado los siguientes casos:4.3.1 Aislamiento de producción deagua en una misma zona.En este caso resulta necesario cementar lospunzados inferiores para aislarlos,permitiendo la producción de petróleo porlos punzados superiores. Esto se hacecolocando un retenedor de cemento sobreel contacto agua-petróleo y taponando apresión los punzados inferiores. Si no hansido taponados los punzados superioresdurante la operación de cementaciónforzada, el pozo podrá producir, de locontrario será necesario redisparar e/oincrementar nuevos disparos hacia arribasi la zona de interés lo permite, para queproduzca.5. Selección de pozos de interéspara aplicación de cementaciónremedial.A continuación se presenta una breveinformación sobre los sistemas actuales deproducción en los pozos del campo, lahistoria de completación yreacondicionamiento y los critérios paraseleccionar los casos donde se aplicaCementación Remedial.
  7. 7. 75.1 Distribución de pozos deacuerdo a los sistemas de levantamientoartificial.En el campo actualmente se aplica tresmétodos de levantamiento artificial: GasLift (PPG), Bombeo Hidráulico (PPH) yBombeo Electro-Sumergible (BES), comose indica en la tabla 5.1.TABLA 5.1. DISTRIBUCION DE POZOS CONDIFERENTES SISTEMAS DE LEVANTAMIENTOARTIFICIAL.FUENTE: Petroproducción (septiembre de 2011)5.2 Análisis y selección de pozos deinterés.De los 86 pozos que se encuentranproduciendo en el campo, se a tomado encuenta aquellos con levantamientoartificial de tipo hidráulico dejando delado los que producen mediante BES, estodebido al costo del equipoelectrosumergible.6. Operaciones de cementaciónremedial recomendadas.La cantidad de cemento requerida en lasopeaciones de cementaciòn remedial esvariable. Se considera que es una funcióndel comportamiento hidráulico de losfluidos inyectados a las rocas en elsubsuelo y del espesor de la formación.De acuerdo a datos estadísticosrecopilados de pruebas de admisiónefectuadas en los diferentes campospetroleros se tiene la siguienteinformación:a. Si la presión de admisión es alta,mayor de 3.000 psi, la cantidad decemento a utilizar será de 60 sacosy la inyección de la lechada a laformación se hará lo más rápidoposible.b. Si la presión de admisión estáentre 1.500 psi y 2.750 psi, lacantidad de cemento a utilizar seráde 100 sacos y la lechada seinyectará a la formación a una tasapromedio de 1.5 Bls/min.c. Si la presión de admisión es bajao menor a 1.000 psi, se utilizaránde 120 a 160 sacos de cemento yla inyección de la lechada se haráa tasas de 0.5 a 1.0 bpm. Siencontramos una zona de pérdidamuy severa, se recomienda quecuando la lechada salga de latubería de producción, desplazarlapor intervalos de tiempo de 5, 10 y15 minutos y hasta de 30 minutos,cerrando y abriendo las válvulasde control hasta lograr que seforme un frente de cemento en laformación que permita concluir laoperación con una presión finalaceptable.d. Existen formaciones de arena coninrtercalaciones de arcilla quepresentan cierta elasticidad almomento de inyectar lo fluidos ala formación, de manera que laroca almacenadora sufre unaumento de volumen(hinchamiento) al recibir el fluido.Cuando se deja de inyectar y deejercer presión, la roca recupera suestado original, comprimiendo yexpulsando parte o la totalidad delos fluidos inyectados. Paraformaciones de este tipo, esrecomendable la utilización de unretenedor de cemento.e. Si al finalizar la prueba deinyectividad con 10 Bls. de fluidoy no hay retorno del mismo sepuede efectuar la cementaciónforzada con herramienta RTTS.f. A profundidades mayores de los8.000’ y en trabajos decementaciones forzadas donde losestratos de la formación estánpoco consolidados y expuestos alregreso de fluidos de la formación,se recomienda el uso del retenedorMetodoCantidad depozosProducciónbppd.Ppg 1 800Pph 8 12000Bes 77 42000Totales 86 54800
  8. 8. 8de cemento (“Cement Retainer”).También en zonas con presenciade formaciones arcillosas yelásticas, que pueden originarretorno de los fluidos de laformación al pozo.7. Conclusiones y recomendaciones7.1 Conclusiones� El trabajo de cementación enpozos, tanto primaria comoremedial, es importante en la vidadel pozo, ya que de la buenacalidad de los mismos depende engran medida el éxito de lasoperaciones de completación delpozo.� Cementacion remedial se aplicapara corregir una malacementación primaria, taparhuecos en la tubería derevestimiento y aisla produccionde agua y/o gas.� El cemento clase “G” es el máscomún para las operaciones decementación, debido a suspropiedades, que permiten trabajara altas presiones y temperatura.� El tiempo promedio para elfraguado de la lechada de cementoes entre 12 y 18 horas,dependiendo de su tipo y de lascaracterísticas de las formaciones.� La prueba de inyectividad esfundamental porque permitedeterminar la tasa de inyección yla presión para poder efectuar lasopeaciones de cementaciónremedial.7.2 Recomendaciones� Se debe entender claramente queexisten diferencias notables entrelos trabajos de cementaciónprimaria y remedial.� Conocer todos los cálculos que sedeben efectuar para realizar lostrabajos de cementación, talescomo: Sacos de cemento, volúmeny densidad de la lechada,presiones, tasas de inyección y dedesplazamiento y aditivos, entrelos principales.� Mantenr la lechada de cemento sincontaminar y en el lugar indicado,hasta que frague.� Durante una cementación forzadaa alta presión, es recomendablemantener en el espacio anular unapresión entre 500 y 1000 psi.� Se debe utilizar el retenedor decemento (“cement retainer”) paraasegurar que el cemento estáubicado en o frente a la zonaproblema. También impide elretorno de cemento a la tubería detrabajo.� Despues de toda cementación, seaprimaria o remedial, se tiene quecorrer el respectivo registro paraverificar la calidad del trabajorealizado.8. Bibliografía� http://cmtoti.blogspot.com/2010/07/cementacion-presion-squeeze.html� http://es.scribd.com/doc/55683491/Cementacion-de-Pozos-Petroleros� CEMENTING & CASINGCALCULATIONS� MANUALREACONDICIONAMIENTO DEPOZOS PETROLIFEROS IngKleber H. Quiroga S.
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