05 pruebas de laboratorio para los cementos05 pruebas de laboratorio para los cementos

1. 1 Cementación Forzada
Cementación ForzadaCementación Forzada
Teoría y CálculosTeoría y Cálculos
Programa de Entrenamiento AceleradoPrograma de Entrenamiento Acelerado
Para Supervisores de PozoPara Supervisores de Pozo

2. 2 Cementación Forzada
Definición de Cementación Forzada
Inyección de Lechada de
Cemento
Disparos, Rotura de
Casing,Canales.
Por Debajo o cerca de la
presión de Fractura.
cement
nodes
Casing
FORMACIÓN
CEMENTO
DESHIDRATADO
Lechada
tubing
packer
CANAL DETRAS DEL
CASING
CEMENTACIÓN
PRIMARIA

3. 3 Cementación Forzada
Aplicaciones
• Reparaciones de Cementaciones Primarias
• Aislar Zonas
• Abandono de Zonas
• Roturas de Casing
• Perdidas de Circulación

4. 4 Cementación Forzada
Teoría de Cementación Forzada
Proceso de Filtración
– Permeabilidad de la Formacion
– Presión Diferencial aplicada
– Medio Poroso
– Deposito de enjarre o costra
NODOS
DE
CEMENTO
casing
CEMENTACION
PRIMARIA
Formación
CEMENTO
DESHIDRATADO

5. 5 Cementación Forzada
Efecto del Control de Filtrado
Casing Totalmente Tapado
Casing Parcialmente Tapado
Disparos parcialmente llenos
Disparos completamente llenosDisparos completamente llenos
(50 ml/30min)(50 ml/30min)

6. 6 Cementación Forzada
Técnicas de Cementación Forzada
ALTAPRESIÓN BAJA PRESIÓN
BOMBEO
CONTINUA INTERMITENTE
COLOCACIÓN
SINHERRAMIETAS CON HERRAMIENTAS
APLICACIÓN
TIPO DE FORZADA

7. 7 Cementación Forzada
• Aplicaciones
• Forzamiento por debajo de la presión de fractura
• Volumenes pequeños de lechada
• Precauciones especiales
Forzadas a Baja Presión

8. 8 Cementación Forzada
Forzadas a Alta Presión
• Aplicaciones
• Presión de forzamiento cerca de la fractura
• Grandes volumenes de lechada
• Precauciones especiales

9. 9 Cementación Forzada
Forzamiento Continuo
•Bombeo continuo
•Forzamiento final presión
obtenida
•Grandes volumenes de
lechada
•Forzamiento a baja o alta
presión
Pressure(psi)
Tiempo (min)

10. 10 Cementación Forzada
Forzamiento Intermitente
•Bombeo Intermitente
•Bajos Caudales de Bombeo
•Filtrado Inicial alto
•Pequeños volumenes
•Largos tiempos de trabajo
Tiempo (min..)
A
B C D
Pressure(psi)

11. 11 Cementación Forzada
Forzamiento a Pozo Cerrado
•Forzada Pobre
•No Herramientas de fondo
•Casing y Cabezal expuesto
•Procedimiento de trabajo
TAPÓN MEC.
10' ARENA
CEMENTO
BOP
50FT

12. 12 Cementación Forzada
Técnicas con Herramienta
• Herramientas recuperables
– Empacador Recuperable
– Empacador Hurricane
– RBP
• Herramienta Perforables
– Retenedor de Cemento
– Tapon puente perforable

13. 13 Cementación Forzada
Empacador con Tubería de Cola
•Herramienta de fondo
aisladora
•Protección del Casing y del
cabezal del pozo
•Tubo de cola para la
colocación
•Intervalos largos
•Empaquetamiento multiple
EMPACADOR
CEMENTO
TUBERÍA DE
COLA

14. 14 Cementación Forzada
Empacador sin Tubería de cola
n Herramienta de fondo
aisladora
n Protección del casing y
cabeza del pozo
n Intervalos cortos
n No tubería de cola
n Forzamiento suicida
EMPACADOR
CEMENTO

15. 15 Cementación Forzada
Retenedor de Cemento
n Herramienta aisladora
perforable
n Similar al empacador sin
tubería de cola
n Se utiliza un puente
mecanico
PUENTE MEC.
10' ARENA
CEMENTO
RETENEDOR
DE CEMENTO

16. 16 Cementación Forzada
Forzamientos a través de C.T.
• Aplicaciones
– Pozos Productores
– A través del Tubing de producción
• Desventajas
– Costo
– Precisión de la colocación
• Diseño crítico de la lechada
• Procedimiento de trabajo

17. 17 Cementación Forzada
Trabajos
• Diseño
– Condiciones del pozo
– Propiedades de la lechada
• Ejecución
– Desplazamiento de la lechada
– Presión de superficie
– Equipo
• Evaluación
– Presión final de forzamiento
– Prueba de presión
– Prueba de influjo
– Registros

18. 18 Cementación Forzada
Cálculos de Cementación Forzada

19. 19 Cementación Forzada
Tipos
• Forzada a pozo Cerrado
• Empacadura con tubería de cola
• Empacadura sin tubería de cola
• Forzada con retenedor de cemento

20. 20 Cementación Forzada
• Presión de forzamiento
– Inicial
– Final
• Presíon Maxima Permitida en Superficie ( MASP )
• Presión de Estallido
• Presión de Colapso
Terminología

21. 21 Cementación Forzada
Calculos un Forzamiento a Pozo Cerrado
Determine lo siguiente:
– Volumen de la lechada de cemento y del agua enfrente y detras
– No. de sacos, agua de mezcla y aditivos
– Altura del tapon con y sin el drill pipe o tubing
– Volumen de desplazamiento para balacear el tapon
– Volumen maximo de salmuera acumulada
– Presión Hidrostatica al iniciar y al final del forzamiento
– presión Maxima Permitida en superficie ( MASP )
– Tabla de presión de superficie contra volumen
– presión de estallamiento y colapso del casing o tubing

22. 22 Cementación Forzada
Ejercicio # 1
• Hacer los cálculos necesarios
• Hacer la tabla de presión
• Procedimiento de trabajo
• Datos
– Volumen de Lechada = 15 bbls
– Densidad de la lechada = 15.8 ppg
– Densidad de la salmuera = 9.0 ppg
– Gradiente de fractura = 0.8 psi/ft
– N80 para presión de colaso y estallamiento
– 10 bbl agua por delante
7” 23 # /ft csg.
8315 ft
8345 ft
2 7/8 “ 9.5 # / ft tbg

23. 23 Cementación Forzada
Solución Ejercicio #1
1a. Datos del casing y tubing
Ct
Ca
Cc
Cuft/ft bbl/ft
0.02628 0.00468
0.1759 0.0313
0.2210 0.0394

24. 24 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont.
Volumen de lechada
Cant. cemento
Agua de mezcla
Aditivos
Agua adelante
Unidad
ft3
sacos
bbls
lb o gal
bbls
bbls
Pasos Cálculos
Agua detrás
15 bbls x 5.6146 ft3/bbl = 84.22 ft3
84.22 ft3 x 1.15 ft3/saco = 74 saco
4.97 gals/saco x 74 sacos x 1 bbl/42
gal = 8.8 bbls
nada
10 bbls
Wa x Ct/Ca = 10 bbls x
0.00468/0.0313 = 1.5 bbls

25. 25 Cementación Forzada
Solución ejercicio # 1 - Cont’d
Altura del tapón c/tbg
Altura del tapón s/ tbg
Vol. de desplazamiento
Vol. máximo p/forzar
ft
ft
bbls
bbls
2a
2b
3
4
Vs (ft3)/Ct + Ca) cuft/ft = 84.22 /
(0.02628 + 0.1759) = 417 ft
Vs (ft3) / Cc (ft3/ft) = 84.22 / 0.2210
= 381 ft
(Prof. a base del Interv - Hp) ft x
Ct - Wb - seguridad = (8345 -
417) ft x 0.00468 bbl/ft -1.5 bbl -
0.5 bbl = 35.1 bbl
(Hp s/ tubing - Long Zona) ft x Cc
- 1 bbl = (381 ft - 30 ft) x 0.0394
bbl/ft - 1 = 12.8 bbls

26. 26 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d
5a. Presión Hidros. al inicio y final del forzamiento
Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
9.0
8.34 11.5
15.8 15 (15/.0394) - 30 = 351 15.8 x 351 x 0.052 = 288.4
11.5/.0394 = 292 8.34 x 292 x 0.052 = 126.6
8345-381-292 = 7672 9.0 x 7672 x 0.052 = 3590
4005

27. 27 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d
5b. presión Hidrostatica al final del forzamiento
Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)
Densidad Volumen Longitud presión Hidrostática
9.0
8.34 11.5
15.8 1.0 (1/.0394) = 25.4 15.8 x 25.4 x 0.052 = 20.9
11.5/.0394 = 292 8.34 x 292 x 0.052 = 126.6
8315 - 25.4 - 292 = 7997.6 9.0 x 7997.6 x 0.052 = 3743
3890.5

28. 28 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d
6. Máxima Presión Permitida en Superficie ( MASP )
Etapa
Inicio
Final
Vol de brine PFractura PHYD Psegu.
bombeada (bbl) (psi) (psi) (psi)
MASP
(psi)
0 6652 500
12.8 6652 500
4005 2147
3890 2262

29. 29 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d
7. Gráfica
Presión en Superficie
2147
2262
2140
2160
2180
2200
2220
2240
2260
2280
0 5 10 15
Vol. Salmuera Bombeada ( bbls )
)

30. 30 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 1 - Cont’d
8 . Presión de Colapso y Estallamiento
PAnnular Max. Psqueeze Delta P
(psi) (psi) (psi) (psi)
Pcc
(psi)
Pty Ptc
Pcy
(psi) (psi)
6152 6152 0 16556 16684 6340 3830

31. 31 Cementación Forzada
Empacador sin Tubería de Cola
Determine lo siguiente:
• Volumen de lechada y agua de frente y atras
l No. de sacos, agua de mezcla y aditivos
l Profundidad para asentar el packer y cuando cerrar el bypass del packer
l Maximo Volumen de desplazamiento
l Desplazamiento ,presión Hidrostatica y MASP en las siguientes etapas:
ð Lechada a 1 bbl antes del tubing ( Inicio de la forzada )
ð Lechada iniciando a salir del Tubing
ð Toda la lechada fuera del Tubing
ð Lechada 1 bls arriba del TOP ( Fin del forzamiento )
l Grafica de Volumen vs presión de superficie
l presiónes de colapso y estallamiento

32. 32 Cementación Forzada
Ejercicio # 2
• Hacer los calculos necesarios
• Dibujar la Grafica
• Procedimiento de trabajo
• Datos:
– Vol de Lechada = 250 ft3
– Peso salmuera = 9.5 ppg
– Agua frente = 5 bbls
– Agua Detrás = 5 bbls
– Grad. de Fractura = 0.8 psi/ft
– N80 para presión Colapso y
Estallamiento
9-5/8", 47 #/ft
Emp. @ 7500 ft
Fuga @8000 ft
3 1/2" , 12.95 #/ft

33. 33 Cementación Forzada
Solución Ejercicio #2
1a. Datos del Tubing y Casing
Ct
Ca
Cc
ft3/ft Bbl/ft
0.04125 0.00735
0.3442 0.0613
0.4110 0.0732

34. 34 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
Paso
Volumen de Lec
Cant. Cemento
Agua de mezcla
Aditivos
Agua frente
Unidades
bbls
sacos
bbls
lb or gal
bbls
Cálculos
Agua Detrás
bbls
250 ft3 = 250 ft3 / 5.6146 ft3/bbl = 44.5 bbl
250 ft3 / 1.15 ft3/saco = 217 sacos
4.97 gals/saco x 217 sacos x 1 bbl/42 gal = 26
bbls
nada
5 bbls
5 bbls

35. 35 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
3a. Prof. de asentamiento de empacador
3b. Cuando cerrar el bypass
4. Máximo volumen de desplazamiento
= =
= =

36. 36 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
5a. Presión hidrostática al inicio del forzamiento
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Fluido
Salumera
Agua
Cemento
Agua
Salmuera
Total
9.5
8.34 5
15.8 44.5
8.34 1
9.5 36.6 500
4.6 625.8
680.3
6054.4
136.05
309.14
295.0
4974.3
59.00
247.00
5884
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática

37. 37 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
Cemento saliendo del tubing
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Fluido
Salumera
Agua
Cemento
Agua
Salmuera
Total
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
9.5 5.6
8.34 5
15.8 44.5
8.34 1
9.5 35.6
761.9
680.27
6054.4
13.66
486.34
376.38
295.02
4974.30
5.92
240.3
5892

38. 38 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
n 5c. Cemento fuera del tubing
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
9.5 50.1
8.34 5
15.8 36.6
6816.33
680.27
500
3367.26
295.02
410.80
4073.08

39. 39 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
Toda el agua fuera del tubing
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática
9.5 7500
8.34 5
15.8 31.6
55.13
68.30
431.70
3705
29.62
354.7
4089.32

40. 40 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
Fin del forzamiento
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)
Fluido
Salmuera
Salmuera
Agua
Cemento
Total
9.5 7500
9.5 30.6
8.34 5
15.8 1.0
55.13
418.03
68.30
13.66
3705
206.51
29.62
11.02
3952.35
Densidad Volumen Longitud Presión Hidrostática

41. 41 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
6. Máxima presión permitida en superficie
a. Inicio
b. Cto. saliendo tbg
c. Cto. Fuera tbg
d. Agua fuera tbg.
Vol of Sal. Pfractura Phyd. PSafety MASP
bombeada (bbl) (psi) (psi) (psi) (psi)
e. Fin
Etapa
6400
6400
6400
6400
6400
500
500
500
500
500
4.6 5884
5.6 5892
50.1 4073.1
55.1 4089.3
85.7 3952.4
16
8
1827
1810.7
1947.6

42. 42 Cementación Forzada
4.6 16
5.6 8
50.1 1800
55.1 1810
85.7 1947
Presión en Superficie
15
8
1947
1800
1810
0
500
1000
1500
2000
2500
0 20 40 60 80
Volumen de Salmuera Bombeado( Bbls)
PresiónSuperficial(psi)
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
7. Gráfica

43. 43 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 2 - Cont’d
8. Presión de Colapso y Estallamiento
PAnular Max.PForzar Delta P
(psi) (psi) (psi) (psi)
Pcc
(psi)
Pty
Ptc Pcy
(psi) (psi)
15000 15306 6870 47503705 5990 2195

44. 44 Cementación Forzada
Empacador con Cola - Cálculos
• Determinar lo siguiente:
l Volume de lechada y agua adelante y atrás
l Número de sacos, agua de mezcla y aditivos
l Altura del tapón con/sin drillpipe o tubing
l Longitud de la cola
l Volume desplazamiento para balancear tapón
l Profundidad del packer
l Volumen máximo Salmuera acumulada
l Presión hidrostática al principio y final
l Presión Máxima Permitida en Superficie ( MASP )
l Presión Superficie vs carta Volumen
l Presión Interna y Colapso del tubing/casing

45. 45 Cementación Forzada
Ejercicio # 3
• Haga los cálculos necesarios
• Dibujar Carta Presión
• Procedimiento de Trabajo
• Datos
– 100 sks class G cemento
– Dens. lechada = 15.8 ppg
– Dens. Salmuera = 9.5 ppg
– Gradient Frac = 0.862 psi/ft
– Agua adelante = 10 bbls
5 1/2", 20 #/ft
Empacador
Perfs @8840 ft - 8880 ft
2 3/8" , 6.2 # / ft
Cola

46. 46 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
1a. Datos Tubing y Casing
Ct
Ca
Cc
ft3/ft Bbl/ft
0.01873 0.00334
0.0937 0.0167
0.1245 0.0222

47. 47 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
Volume Lechada
Cant. Cemento
Agua Mezcla
Aditivos
Agua Adelante
Unidades
bbls
sacos
bbls
lb or gal
bbls
bbls
Paso Cálculos
Agua Atrás
100 sacos x 1.15 ft3
/sacos = 115 ft3
=
115 ft3
/ 5.6146 ft3
/bbl = 20.5 bbls
100 sacos
4.97 gal/saco x 100 sacos x 1 bbl/42 gal
= 11.8 bbls
nada
10 bbls
Wa x Ct/Ca = 10 bbls x 0.00334/0.0167 =
2.0 bbls

48. 48 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
2a Altura de tapón con tubería ft
2b Altura de tapón sin tubería ft
2c Longitud de Tubería de Cola ft
3 Volumen de Desplazamiento bbls
4 Profundidad del empacador ft
5 Vol. Desplazamiento total bbls
Hp = Vs (ft3) / (Ct + Ca) ft3/ft = 115 /
(0.01873 + 0.0937) = 1023 ft
Hp = Vs (ft3) / (Cc) (ft3/ft) = 115 / 0.1245 =
924 ft
Ht = Altura de Tapón + Agua por delante +
Factor de Seguridad (1 barril)
= 1023 ft + (10/0.0167) + (1/0.0167)
= 1023 ft + 598.8 ft + 59.88 ft
= 1681.68 ft o 1682
Vp = (Prof. De disparos inferiores - Hp) ft x
Ct - Wb - Seguridad = (8880 - 1023) ft x
0.00334 bbl/ft - 2.0 bbl - 0.5 bbl = 23.7 bbl
Prof. De disparos inferiores - altura de cto en
casing - altura agua en casing - longitud de cola =
8880ft - 924ft - (12 bbl/0.222 bbl/ft) - 1682ft = 5733ft
(Altura de tapón sin tubería- Longitud zona) ftx Cc -
1 bbl - (924ft - 40 ft) x 0.0222 bbl/ft - 1 = 18.6 bbls

49. 49 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
5a. Presión Hidrostática al principio del forzamiento
Densidad Volumen Altura P. hidrostáticaFluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)
9.5 -
9.5 12
15.8 20.5 (20.5/0.0222) - 40 = 884 15.8 x 884 x 0.52 - 726
12/0.0222 = 541 8.34 x 541 x 0.052 = 235
8840 - 884-541 = 7415 9.5 x 7415 x 0.052 = 3663
4624

50. 50 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
5b. Presión Hidrostática al final del Forzamiento
Fluido
Salmuera
Agua
Cemento
Total
Densidad Volumen Altura P. Hidrostática
(ppg) (bbl) (ft ) (psi)
9.5 -
8.34 12
15.8 1.0 (1./0222) = 45 15.8 x 45 x 0.052 = 37.0
12.0/.0222 = 541 8.34 x 541 x 0.052 = 235
8840 - 45.0 - 541 = 8254 9.5 x 8254 x 0.052 = 4078
4349

51. 51 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
6. Presión Maxima Permitida en Superficie. ( MASP )
(psi) (psi) (psi)Etapa
Principio
Final
Vol Salm. PFractura Phidr. Pseguridad
bombeada (bbl)
MASP
(psi)
0 7620 500
18.6 7620 500
4624
4349
2496
2771

52. 52 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
7. Gráfica
Presión en Superficie
2496
2771
2450
2500
2550
2600
2650
2700
2750
2800
0 5 10 15 20
Volumen de Salmuera Bombeada ( bbls )
PresiónSuperficial(psi)

53. 53 Cementación Forzada
Solución Ejercicio # 3 - Cont’d
8. Presión Interna y Colapso
PAnular Max. PForzamie Delta P
(psi) (psi) (psi) (psi)
Pcc
(psi)
Pty Ptc Pcy
(psi) (psi)
15385 15651 9190 88302832 7120 4287

54. 54 Cementación Forzada
Cálculos - Retenedor de Cemento
• Similar al empacador sin cola
• No hay bypass
• Determinar cuando picar adentro del retenedor de cemento

55. 55 Cementación Forzada
Tarea
• Hacer cálculos necesários para las preguntas 2 y 1 o 3.
• Dibujar presión x volumen
• Escribir un procedimiento de trabajo completo