Cementación de revestidores (1)

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Cementación de revestidores (1)

  1. 1. 1 CEMENTACIÓN DE TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO
  2. 2. 2 INTRODUCCIÓN • La producción de un pozo se verá muy afectada por una deficiente calidad en la aislación de sus capas • Nuevos reservorios pueden ser abandonados o mal evaluados por haberse alterado, durante las operaciones de cementación, la capacidad de flujo de sus formaciones permeables • Corregir una cementación primaria defectuosa es una operación costosa, ardua y riesgosa
  3. 3. 3 INTRODUCCIÓN • Algunos de estos costos y riesgos involucrados en las cementaciones correctivas son: – Tiempo adicional del equipo de completación y pruebas iniciales. – Costo de punzamientos extras – Costo de cemento y aditivos adicionales – Costo de herramientas y operadores
  4. 4. 4 INTRODUCCIÓN – Riesgos por bajada de herramienta adicional – Costos extras por unidades de cementación – Pérdidas de producción (lucro cesante) – Riesgos de dañar la zona productiva • Es fácil comprender entonces la importancia de una aislación primaria y de los esfuerzos realizados para aumentar la calidad de la misma
  5. 5. 5 OBJETIVO DE LA CEMENTACIÓN •Aislar las formaciones puestas en comunicación durante la perforación, en especial las zonas hidrocarburíferas de las capas superiores e inferiores, mediante un anillo de cemento fraguado, que vincula la pared de la cañería de entubación con las paredes del pozo
  6. 6. 6 OBJETIVOS SECUNDARIOS • Además el cemento tiene múltiples aplicaciones, tanto en la perforación como en la reparación de un pozo, tales como: – Taponamientos de grietas o de formaciones muy permeables que provocaron pérdidas de circulación de la inyección – Tapones puentes y de fondo – Aislamientos de zonas acuíferas – Cementaciones a presión
  7. 7. 7 •Deben destacarse: – Geometría del pozo – Naturaleza de las paredes del pozo y de la superficie de la tubería – Inyección, sus características y efectos sobre las paredes del pozo – Lechada de cemento, composición y características – Profundidad y temperatura donde se formará el anillo de cemento – Tiempo disponible para la colocación de la lechada ANÁLISIS PARA UNA OPERACIÓN EFICIENTE DE CEMENTACIÓN
  8. 8. – Forma, en que se coloque el cemento en el espacio anular – Equipo disponible de cementación • Esta simple causas de los problemas que involucra la operación de cementación de un pozo pone en evidencia a un proceso sumamente complejo. • Por ser una operación irreversible, solamente una perfecta planificación de las condiciones en que se realizará, permitirá alcanzar un resultado eficiente ANÁLISIS PARA UNA OPERACIÓN EFICIENTE DE CEMENTACIÓN
  9. 9. 9 • Para que la lechada de cemento al fraguar adquiera las propiedades vistas anteriormente, debe seguirse una técnica general, que en síntesis tiene por objeto limpiar la superficie del casing y las paredes del pozo, de manera que la lechada de cemento al ingresar en el espacio anular contacte íntimamente sobre las paredes del pozo y casing • Se determinó en laboratorios que para eliminar por completo el revoque y la inyección era imprescindible efectuar el desplazamiento de la lechada en régimen turbulento OPERATIVA GENERAL DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA
  10. 10. 10 •La condición anterior no siempre es posible, dado que para llegar a los caudales críticos se necesitan grandes caudales de desplazamiento, lo que se tradujo en las siguientes limitaciones: – Fracturación de formaciones productivas – Utilización de varios equipos de cementación, encareciendo las operaciones • Se desarrollaron, entonces, reductores de fricción que permitieron entrar en turbulencia a la lechada con bajos caudales OPERATIVA GENERAL DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA
  11. 11. 11 • Es el primer fluido que se inyecta al espacio anular para preparar la colocación de la lechada de cemento • Debe eliminar del espacio anular la inyección, desmoronamientos y cuttings y debilitar la tensión de adhesión del revoque a las paredes, eliminando gran parte del mismo • Es una solución acuosa dispersante y humectante compuesta por polifosfatos y/o ácidos adicionados de tensioactivos COLCHÓN LAVADOR
  12. 12. 12 • Es importante te que el humectante, al mismo tiempo de coadyuvar en efectuar una limpieza drástica del espacio anular, forme una película de agua fuertemente adherida a la superficie metálica de la cañería, para asegurar que el cemento fragüe sobre el caño, adhiriéndose íntimamente a las rugosidades e irregularidades del mismo • Las características físicas del colchón lavador deben ser tales que permitan un régimen turbulento aún a bajos caudales de desplazamiento y no perder su capacidad específica de limpieza COLCHÓN LAVADOR
  13. 13. 13 •Es el segundo fluido que se inyecta al espacio anular para preparar el ingreso de la lechada de cemento • Tiene por objeto remover el revoque que aún queda después del paso del colchón lavador • No necesariamente su composición es igual a la de la lechada de cemento, en general es de densidad más liviana y pueden agregarse reductores de fricción LECHADA REMOVEDORA
  14. 14. 14 LECHADA CEMENTADORA • Ingresa a continuación de la lechada removedora • Al fraguar asegurará una perfecta aislación entre las capas • Si por experiencia la lechada removedora no limpia por completo el espacio anular se deberá bombearla a régimen turbulento y agregarle reductores de fricción • Cuando las capas son de alta permeabilidad se adicionarán reductores de filtrado y materiales obturantes • Si las capas a cementar son fácilmente fracturables o el anillo de cemento debe ser de una altura tal que la presión de fondo resulta mayor que la de fracturación, es imprescindible utilizar una lechada de baja densidad
  15. 15. 15 PROCEDIMIENTO DE CORRIDA Y CEMENTACIÓN DE CASING Cuando la tubería, accesorios , equipo de corrida de casing(llave de potencia, elevadores, protectores de tuberías, cuñas) y cuadrilla de corrida de casing están listos entonces se puede seguir el siguiente procedimiento general: 1. Subir el primer tubo en el cual se encuentra enroscado el zapato guia. 2. Subir y enroscar un segundo tubo que contiene el collar flotador . 3. Continuar bajando la tubería y ubicando los centralizadore de acuerdo al diseño realizado. 4. Llenar la tubería con lodo cada 10 tubos. 5. Una vez corrida toda la tubería, armar la cabeza de cementación. 6. Armar líneas de superficie de tal manera que se pueda reciprocar unos 40 pies( usar chicksan)
  16. 16. 16 PROCEDIMIENTO DE CORRIDA Y CEMENTACIÓN DE CASING 7. Circular para acondicionar el hueco(retornos limpios). 8. Realizar reunión operativo y de seguridad. 9. Probar líneas en superficie con 4000 psi. 10. Bombear los colchones de lavado y espaciador. 11. Soltar tapón de fondo. 12. Mezclar y bombear cemento 13. cargar y soltar tapón de tope. 14. Desplazar el cemento con lodo de perforación. 15. Chequear asentamiento del tapón y condición de no flujo cuando libere la presión. 16. Esperar fraguado de cemento.
  17. 17. 17 La tabla 1, presenta la composición de una lechada de cemento, se elabora de la siguiente manera: 1. Determinar los componentes y pesos necesarios que se van a utilizar en la elaboración de la lechada de cemento.. Composición de la Lechada de Cemento Componente Gravedad Especfica Peso, lb/sk Volumen absoluto,gal/lb Concentración Cemento 3,2 94 0,0384 0,0382 3,5908 gal/sk Antiespumante 1 0,166 0,0120 0,1207 0,02 gal/sk Perdida de fluido 1,316 37,975 0,0158 0,0158 0,600 %BWOC Extendedor A 2,64894 40,881 0,0318 0,0318 1,300 %BWOC Dispersante 1,24117 0,805 0,0149 0,0149 0,012 gal/sk Retardador 1,0829 1,597 0,0130 0,0130 0,038 gal/sk Extendedor B 1,382 1,205 0,0166 0,0166 0,02 gal/sk Agua 8,33*X 0,12 X gal/sk Total 97,77+8,33*X 3,680+X gal/sk CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA LECHADA DE CEMENTO TABLA 1
  18. 18. 18 2. Obtener el valor del volumen absoluto del componente mediante tablas o con la siguiente ecuación: 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 = 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 83,3 3. Determinar la concentración de los componentes mediante la siguiente ecuación: 𝑪𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 ∗ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 4. Elaborar la tabla con los datos obtenidos. CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA LECHADA DE CEMENTO
  19. 19. 19 1. La densidad seleccionada para esta lechada es de 13,5 lb/gal, este dato es referencial de los pozos del mismo campo. La cantidad de agua que necesita esta lechada se calcula de la siguiente manera: 𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 = Peso de los componentes Volumen de los componentes 13,5 lb/gal = (97,77+8,33*X)gal/sx / (3,6808+x)lb/sx 2. Se despeja el valor “x”, resultado que se obtiene es el porcentaje de agua necesario para esta lechada: 9,299 gal/sk CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA LECHADA DE CEMENTO
  20. 20. 20 3. Si se conoce la cantidad de agua que se necesita y se desea saber el valor de la densidad de la lechada, se calcula con la ecuación. 𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 = 175,159 lb/sxl 12,9708 gal/sx = 13,5 lb/gal Para la elaboración de la tabla 2 se realizan los mismos pasos desarrollados para la tabla 1, pero con otros componentes Composición de la Lechada de Cemento Componente Gravedad Especfica Peso, lb/sk Volumen absoluto,gal/lb Concentración Cemento 3,2 94 0,0384 0,0382 3,5908 gal/sk Antiespumante 1 0,166 0,0120 0,1207 0,02 gal/sk Perdida de fluido 1,316 37,975 0,0158 0,0158 0,600 %BWOC Extendedor A 2,64894 40,881 0,0318 0,0318 1,300 %BWOC Dispersante 1,24117 0,805 0,0149 0,0149 0,012 gal/sk Retardador 1,0829 1,597 0,0130 0,0130 0,038 gal/sk Extendedor B 1,382 1,205 0,0166 0,0166 0,02 gal/sk Agua 77,461 0,12 9,299 gal/sk Total 175,234 12,9798 gal/sk CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA LECHADA DE CEMENTO
  21. 21. 21 La densidad seleccionada para esta lechada es de 16,8 lb/gal, este dato es referencial de los pozos del mismo campo. La cantidad de agua que necesita esta lechada se calcula utilizando la ecuación 16,8 lb/gal = (105,852+8,33*X)gal/sx / (4,78+x)lb/sx Despejando el valor “x”, se tiene como resultado, El porcentaje de agua necesario para esta lechada es 2,97 gal/sk Si se conoce la cantidad de agua que se necesita y se desea saber el valor de la densidad de la lechada, se calcula con la ecuación. 𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 = 130.592 lb/sxl 7,750 gal/sx = 16,8 lb/gal CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE AGUA Y DENSIDAD DE LA LECHADA DE CEMENTO
  22. 22. 22 Composición de la Lechada de Cemento Componente Gravedad Especfica Peso, lb/sk Volumen absoluto,gal/lb Concentración Cemento 3,2 94 0,0384 0,0382 3,5908gal/sk Antiespumante 1 0,166 0,0120 0,1207 0,02gal/sk Perdida de fluido 1,316 37,975 0,0158 0,0158 0,600%BWOC Extendedor A 2,64894 40,881 0,0318 0,0318 1,300%BWOC Dispersante 1,24117 0,805 0,0149 0,0149 0,012gal/sk Retardador 1,0829 1,597 0,0130 0,0130 0,038gal/sk Extendedor B 1,382 1,205 0,0166 0,0166 0,02gal/sk Agua 77,386 0,12 9,29 gal/sk Total 175,159 12,9708 gal/sk Para el cálculo de esta propiedad se considera como dato que un saco de cemento seco, en un recipiente con volumen de 1 ft3 ocupa un volumen de 7,48 gal. De tal manera que el cálculo del rendimiento para cada lechada que se utiliza para cementar el pozo se realiza de la siguiente manera: 1) Se elabora la tabla 3, con la ayuda de los valores de tabla 1 y tabla2 TABLA. 3 CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE LA LECHADA DE CEMENTO
  23. 23. 23 2. Se calcula el rendimiento de la lechada con la ecuación 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 = Volumen de los componentes 7,48 gal/ft3 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒍𝒆𝒄𝒉𝒂𝒅𝒂 = 12,97 gal/sx 7,48 gal ft3 = 𝟏, 𝟕 𝒇𝒕 𝟑/𝒔𝒙 CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE LA LECHADA DE CEMENTO
  24. 24. 24 Para el ejemplo determina que frente a las arenas productoras, ya sean objetivos primarios y secundarios deben colocarse dos centralizadores en cada tubería del liner, mientras que frente a las lutitas que intercalan las areniscas debe ser colocado 1 centralizador en cada tubo del liner. Si se presentan grandes cavernas en las lutitas se utiliza el mismo criterio de las arenas productoras. La ubicación exacta de los centralizadores debe estar entre 50 ft-100 ft por encima o por debajo de las arenas productoras. UBICACIÓN DE CENTRALIZADORES
  25. 25. 25 UBICACIÓN DE CENTRALIZADORES
  26. 26. 26 TIPOS DE CEMENTO Clase Condiciones de uso Profundidad (ft)* Temperatura Agua de Mezcla (gal/sx) Densidad de la Lechada (ppg) Composicion, % A No requiere propiedades especiales 0 - 6000* Superficie y profundidades someras 5,2 15,6 *C3S: 53 *C2S: 24 *C3A: 8 *CAAF: 8 B Requiere moderada/alta resistencia al sulfato 0 - 6000* 110 0 F 5,2 15,6 *C3S: 47 *C2S: 32 *C3A: 5 *CAAF: 12 Requiere alta resistencia inicial. Uso para control de agua D En presiones y temperaturas moderadamente altas 6000 - 10000* 170 0 F - 230 0 F 4,3 16,4 *C3S: 26 *C3S: 54 *C3S: 2 *C3S: 12 E En presiones y temperaturas altas 10.000 – 14.000 * 230 0 F - 290 0 F 4,3 16,4 *C3S:26 *C2S: 54 *C3A: 2 *CAAF: 12 F En presiones y temperaturas muy altas 10.000 – 16.000* 230 0 F - 320 0 F 4,3 16,4 *C3S: 26 *C3S: 54 *C3S: 5 *C3S: 12 G Cemento básico utiliza retardadores y aceleradores 0 - 8000* 80 0 F - 200 0 F 5 15,8 *C3S: 50 *C2S: 30 *C3A: 5 *CAAF: 12 H Mismas condiciones que “G” y uso en pozos más profundos 0 - 8000* 80 0 F - 200 0 F 4,3 16,4 *C3S: 50 *C3S: 30 *C3S: 5 *C3S: 12 * Well Cementing Edition 1. Pag 2-12 C 0 - 6000* 140 0 F 6,3 14,8 *C3S: 58 *C2S: 16 *C3A: 8 *CAAF: 8
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