Este documento presenta información sobre las pruebas de laboratorio y la preparación de lechadas de cemento para cementación de pozos petroleros. Explica que los ensayos de laboratorio evalúan el desempeño y características químicas de las lechadas bajo condiciones simuladas de fondo de pozo. Detalla los equipos y pruebas utilizados, incluyendo determinación de agua libre, resistencia a la compresión, densidad, filtrado y tiempo de bombeo. El objetivo es diseñar lechadas que cumplan con

2. INSTITUTO
TECNOLÓGICO DE
VILLAHERMOSA.
ALUMNA: KENIA KRISTHELL
OLÁN PÉREZ.
MATERIA: INGERIERÌA EN
PERFORACIÒN.
DOCENTE: NELSON DE JESUS
LOPEZ ACOPA.
CARRERA: INGENIERÍA PETROLERA.
UNIDAD 4: TRABAJO DE INV.
FECHA DE ENTREGA: 01/12/2020.

3. INTRODUCCIÓN
En la industria petrolera se toca constantemente el tema de cementación de pozos, con
el propósito de que los ingenieros logren ser aptos para realizar dicha actividad de
manera efectiva, logrando demostrar sus conocimientos adquiridos en su institución
estudiantil, por lo que en éste trabajo vamos a hacer hincapié en el procedimiento que
ésta requiere para su ejecución, algunos conceptos necesarios conocer, lo relacionado a
las pruebas en laboratorio y finalmente sus operaciones que requieren.
Antes que nada, la efectividad de cualquier trabajo de cementación depende de llevar a
cabo una preparación meticulosa y precisa de los equipos, materiales y personal, así como
del diseño y las pruebas del trabajo.
Los ensayos realizados en laboratorios para el cemento tienen la función de evaluar el
desempeño y las características químicas de las lechadas, mediante la medición de ciertas
propiedades bajo ciertas condiciones de fondo de pozo y el análisis cualitativo y
cuantitativo de los componentes de las lechadas antes de ser mezclada.
Hace falta recordar que la norma API RP 10B delinea las prácticas recomendadas para
las pruebas de laboratorio que se llevan a cabo con las lechadas de cemento para pozos
de petróleo, así como sus aditivos; estas pruebas se describen a continuación:
Determinación del contenido de agua en la lechada, Determinación del tiempo de
bombeabilidad, Determinación del filtrado, Pruebas de permeabilidad y, Determinación
de las propiedades reológicas. Por otro lado, en el cemento seco también se hacen
mediciones de fineza y de pureza.

4. ÍNDICE
Contenido
INTRODUCCIÓN......................................................................................................................2
ÍNDICE............................................................................................................................................4
 4.1.- DISEÑO DE LECHADAS DE CEMENTO Y OPERACIONES DE
CEMENTACIÓN DE POZOS...................................................................................5
 4.2. – PRUEBAS DE LABORATORIO Y PREPARACIÓN DE
LECHADAS. .................................................................................................................. 11
 4.3.- OPERACIONES DE CEMENTACIÓN DE POZOS. .......................... 18
CONCLUSIÓN.......................................................................................................................... 25
FUENTES BIBLIOGRÁFICAS............................................................................................. 26

5. 4.1.- DISEÑO DE LECHADAS DE CEMENTO Y OPERACIONES DE CEMENTACIÓN DE
POZOS.
Es la mezcla de compuestos que al entrar en
contacto con el agua forma un cuerpo sólido
rígido utilizado en operación de perforación
para proteger y soportar las tuberías de
revestimiento de la formación.
La cementación es un proceso que consiste en
mezclar cemento seco y ciertos aditivos con
agua, para formar una lechada que es bombeada
al pozo a través de la sarta de revestimiento y
situarlo en el espacio anular entre el hoyo y el
diámetro externo del revestido.
PORTLAND (Producido por
el calentamiento de la mezcla de
caliza y arcilla.)
 Silicato tricálcico (3CaO.SiO) es el
componente más abundante y factor
principal para producir la consistencia
temprana (de 1 a 28 días).
 Silicato dicálcico (2CaO.SiO2) proporciona
la resistencia gradual después de los 28 días.
 Aluminato tricálcico (3C8O.Al2O3)
proporciona resistencia al ataque de los
sulfatos.
 Aluminato férrico tetracálcico
(4C8O.Al2O3.Fe2O3).
REOLOGÍA: Estudio de la manera en que la materia
se deforma y fluye.
SEGÚN API: Ciencia que estudia la deformación y
flujo de la materia.

6. De acuerdo al API estándar, cada clase de cemento tiene propiedades determinadas. La siguiente tabla
muestra algunas características del cemento:
PROPIEDADES DE LAS CLASES DE CEMENTO
PROPIEDADES DE LAS CLASES DE CEMENTO
 Configuración del pozo. La configuración del pozo es
proporcionada por la profundidad, la cual es importante
para determinar la presión y tiempo de bombeo necesarios
para la circulación del fluido, así como la caracterización
de las tuberías de revestimiento, el diámetro del pozo y
accesorios requeridos para la cementación.
 Parámetros ambientales. Entre los parámetros se encuentra
el gradiente de fractura, presión de formación, temperatura
de formación y fluidos involucrados en el diseño. –
 Características de la lechada. Es importante que el diseño
de la lechada tome la importancia del rendimiento, máxima
densidad para prevenir fractura, tiempo de bombeo,
control de filtrado y resistencia a la compresión.
Para poder lograr las
características anteriores, es de
suma importancia determinar la
química del cemento que se
adiciona a la lechada para
modificar sus propiedades
naturales y obtener así, el óptimo
comportamiento del cemento
durante y después de la
cementación.

7. QUÍMICA DEL CEMENTO Y ADITIVOS
Los aditivos modifican el comportamiento del sistema del cemento, permitiendo la colocación de las
lechadas exitosamente en condiciones adecuadas en el espacio anular entre la tubería de revestimiento
y la formación, obteniendo desarrollo en corto tiempo de resistencia a la compresión y el adecuado
aislamiento de las zonas durante el tiempo de vida del pozo. Hoy en día, existen más de 100 aditivos
en el mercado para cementar pozos, muchos de los cuales pueden ser suministrados en forma sólida
(polvo) o líquida (solución).
Los aditivos más utilizados pueden estar dentro de la siguiente clasificación:
 Aceleradores.
 Retardadores
 Controladores
de filtrado.
 Densificantes.
Son productos que reducen
el tiempo de fraguado
inicial y aceleran el
desarrollo de la resistencia a
la compresión.
ACELERADORES
Las altas temperaturas crean la
necesidad de retardar el fraguado
de las lechadas, esto es aumentar
el tiempo de bombeo para
permitir su colocación en el
espacio anular.
RETARDADORES
- El cloruro de calcio, 2 al 4 % en peso del cemento
(4.4 a 48.88 °C), es el más utilizado.
- El cloruro de sodio, 2 al 5 % en peso de agua (10 a
48.88 °C). Incrementa la pérdida de fluido y
disminuye la viscosidad.
- Cal Seal, 5 al 90 % por peso de cemento (4.4 a 76.66
°C), incrementa la viscosidad.
- El agua de mar su comportamiento es similar a 1%
de cloruro de calcio.
TIPOS DE RETARDADORES

8. Son utilizados para reducir la pérdida de agua
en la lechada durante y después de la
cementación.
La lechada normal tiene filtrado de 1000
cm3/30 min, por lo cual es necesario limitar la
perdida de agua hacia la formación para
minimizar la hidratación de las arcillas y el daño
a la formación.
CONTROLADORES
DE FILTRADO
TIPOS DE CONTROLADORES
Son aditivos que incrementan la
densidad de la lechada para un
óptimo control de la presión de
formación.
La Tabla muestra algunos
densificantes.
DENSIFICANTES
TIPOS DE DENSIFICANTES
Para realizar la cementación
primaria de las diferentes
tuberías de revestimiento, es
necesario utilizar diferentes
accesorios, mismos que nos
permitirán una cementación
más segura y eficiente, estos
accesorios se pueden resumir
en la siguiente tabla:
ACCESORIOSPARALACEMENTACIÓN

9. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR
UNA LECHADA DE CEMENTO
3.1. Se pesa la cantidad de agua, cemento y aditivos en una balanza electrónica.
3.2. Se mezcla el agua, cemento y aditivo en una mezcladora API. La mezcla se realiza
de la siguiente manera:
• Por 15 segundos a 4000 rpm se mezclan los aditivos.
• Y luego por 35 segundos a 12000 rpm toda la lechada.
3.3. Se mide la densidad
de la lechada en una
balanza presurizada.
3.4. Después de mezclar la lechada en la mezcladora API se pasa al consistómetro
atmosférico para simular las condiciones de mezclado que soportará la lechada antes
de ser bombeada al pozo.
3.5. Se mide la reología de la mezcla en el viscosímetro FANN donde se le determina
el punto cedente y la viscosidad plástica de la lechada. Estas características nos
permiten conocer qué tipo de flujo nos va a permitir esa lechada (flujo turbulento o
flujo tapón). Por medio del computador, nos dice si va a entrar en flujo turbulento
con tantos barriles/min.
3.6. Se mide el agua libre en un equipo para análisis de agua libre
que nos permite evaluar la cantidad de agua libre que puede
migrar a través de la lechada.

10. 3.7. Se mide la cantidad de perdida de filtrado de la lechada en el filtro prensa bajo
condiciones dinámicas de presión y temperatura.
3.8. Se toma una muestra de la lechada y se coloca dentro del consistómetro
presurizado, que es un equipo el cual nos permite simular las condiciones del fondo
del pozo (presión y temperatura) y determinar el tiempo de espesamiento de la
lechada.
3.9. Se mide la resistencia a la compresión de la lechada:
• Cámara de curado: Equipo de alta presión y alta temperatura donde se
elaboran bloques de muestra de las diversas lechadas de cemento diseñadas, los cuales
serán sometidos a diversos esfuerzos.
• Analizador ultrasónico de cemento (UCA): Equipo diseñado para evaluar la
resistencia a la compresión pero a partir del método sónico. Puede utilizarse para
probar la resistencia de una lechada durante un tiempo prolongado.

11. 4.2. – PRUEBAS DE LABORATORIO Y PREPARACIÓN DE LECHADAS.
En la actualidad, los adelantos tecnológicos en
lechadas de cementación representan un gran
éxito en la Industria Petrolera.
La efectividad de cualquier tipo de trabajo de
cementación depende de:
 Una preparación meticulosa.
 Precisión de los equipos, materiales y
personal.
 Diseño.
 Pruebas del Trabajo.
Los ensayos en laboratorios para el cemento tienen la función de evaluar el desempeño y las
características químicas de los lechados.
El laboratorio de cementaciones es un lugar donde se
diseñan y evalúan las lechadas de cemento y mediante
diferentes pruebas verificar los requerimientos de un
pozo en particular.
Las pruebas realizadas en el laboratorio, simulan las
condiciones que se tendrían en el pozo (presiones y
temperaturas) con el fin de
obtener resultados más cercanos a los reales. Para
realizar dichas pruebas se debe recopilar la información
y muestras necesarias.
LABORATORIO DE CEMENTACIONES
 Rendimiento.
 Densidad.
 Tiempo de bombeo.
 Control de filtrado.
 Agua libre.
 Aditivos.
 Propiedades mecánicas.
FACTORES QUE AFECTAN EL DISEÑO
DE UNA LECHADA
 Determinación de las propiedades reologicas.
 Determinación del tiempo de bombeabilidad.
 Resistencia a la compresión.
 Determinación del contenido de agua en la
lechada.
 Determinación del filtrado.
 Rendimiento.
CARACTERÍSTICAS
DELALECHADA

12. Es el lugar donde se diseñan y evalúan las
lechadas mediante diferentes pruebas que
nos permiten verificar y evaluar los
requerimientos de un pozo, en particular
simulando las condiciones que tiene el
mismo (presión y temperatura de fondo).
Esta simulación se hace con el fin de tener
resultados más cercanos a los reales y así
tener la seguridad de utilizar una
determinada lechada en el pozo.
CONCEPTO DE LABORATORIO
DE CEMENTO
Para realizar dichas
pruebas se debe
recopilar la información
necesaria del pozo que
se desea cementar.
Los equipos que se utilizan para
la evaluación y la preparación de
una lechada son:
BALANZA DE MEDICIÓN
MEZCLADOR
CONSISTOMETRO HPHT
FILTRO PRENSA
ANALIZADOR DE CEMENTO (UCA)
VISCOSÍMETRO FAAN

13. Se utiliza a fin de medir las
cantidades exactas del
cemento y aditivos sólidos
de acuerdo a su
concentración.
BALANZA DE MEDICIÓN
Se utiliza para crear una
mezcla homogénea entre el
cemento, agua, y los
aditivos a utilizar.
MEZCLADOR
Este equipo se utiliza para
determinar la consistencia de las
lechadas de cemento. Su uso
principal es determinar el tiempo
bombeable requerido para efectuar
la operación con seguridad
CONSISTOMETRO HPHT
Este equipo es el medio
más efectivo con objeto de
determinar las propiedades
de pérdida de filtrado y
lechada de cemento.
FILTRO PRENSA

14. El analizador de cemento
monitorea continuamente la
tendencia de desarrollo de las
composiciones de cemento. Con
este equipo se puede saber el
tiempo de fraguado inicial de la
lechada de cemento y por ende la
resistencia a la compresión.
ANALIZADOR DE CEMENTO (UCA):
Es un instrumento que se usa
para medir la viscosidad y la
resistencia de gel de una
lechada de cemento de
parámetros llamados reologias.
VISCOSÍMETRO FAAN

15. PRUEBAS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÒN
PRUEBAS DE LABORATORIO PARA UNA LECHADA
Las normas API 10B explica las prácticas que se recomiendan
en las pruebas de laboratorio que se llevan a cabo con las
lechadas de cemento para pozos petroleros, tales son:
 Determinación de agua libre en la lechada.
 Pruebas de resistencia a la compresión.
 Determinación de la densidad.
 Determinación del filtrado.
 Determinación de tiempo de bombeabilidad.
 Determinación de reología.
El agua libre es una tendencia del agua a separarse de la lechada. El contenido de agua libre en
una mezcla de lechada en el campo puede indicar que la mezcla no se encuentra completamente
homogénea.
Si se pierde agua de la lechada de cemento antes de que esté en la posición que corresponde en
el espacio anular, su tiempo de bombeabilidad decrece y las formaciones sensibles al agua pueden
ser afectadas. La cantidad de agua perdida que puede ser tolerada depende de la operación de
cementación que se está realizando, pero lo ideal en cada cementación es que se tenga 0% de
agua libre.
Para determinar el agua libre, la muestra de la lechada se coloca en un consistometro, el cual se
encarga de homogenizar la muestra, la mezcla de cemento debe ser sometida a fuerzas giratorias
de 1200 rpm a 35 segundos. Después se saca la lechada y se deja reposar dos horas a 80°F en
una probeta, al término de este tiempo se extrae el agua libre con un micro probeta y se cuantifica
el agua libre.
DETERMINACIÒN DE AGUA LIBRE
La resistencia a la compresión se incrementa con la
densidad de la lechada. En la decisión del tiempo de
espera de fraguado es importante considerar lo siguiente:
Conocer que tan fuerte debe estar el cemento antes de
que la perforación pueda continuar.
Entender las características del desarrollo de la fuerza
compresiva de los cementos de uso común.
ESFUERZO COMPRESIO EN UNA LECHADA

16. La densidad de una lechada es considerada una de las propiedades más importantes y comúnmente medida, la cual se
relaciona directamente con la presión hidrostática de la lechada de cemento. Esta se debe encargar de impedir
problemas de circulación y fracturamiento de las formaciones, la densidad de la lechada siempre debe ser suficiente
para mantener el control del pozo.
En operaciones de campo, la densidad de esta mezcla de cemento es determinada por una balanza presurizada pero en
la actualidad hay dispositivos integrados a la mezcladora para observar la densidad de la mezcla electrónicamente y se
registra en la terminal de una computadora de control.
DENSIDAD DE LECHADA
La determinación del filtrado se divide en dos: filtrado de baja presión y filtrado de alta presión, en
la cual se aplican 100 y 10000 psi respectivamente y se mide la cantidad de líquido que se deposita
en un cilindro graduado a 1,2 y 5 minutos de iniciada la prueba, y luego intervalo de 5 min cada uno.
Si la muestra se deshidrata totalmente antes de media hora, se registra el tiempo que tardó en hacerlo.
El filtrado se registra en milímetros cada 30 minutos.
DETERMINACIÓN DE FILTRADO
El tiempo bombeo se determina analizando el tiempo en
que la lechada permanece en estado líquido (y por
consiguiente bombeable) bajo una serie de condiciones
dadas en el laboratorio (presión y temperatura),
correspondiente a un volumen de cemento que va a ser
bombeado, cuando las condiciones de colocación de la
lechada son críticas deben hacerse pruebas de sensibilidad
con cambios de presión y temperatura, la medición se
reporta y el límite de bombeo de la lechada se alcanza
cuando se tienen 90 Bc.
TIEMPO BOMBEABLE
El tiempo bombeo se determina analizando el tiempo en que la lechada permanece en estado líquido
(y por consiguiente bombeable) bajo una serie de condiciones dadas en el laboratorio (presión y
temperatura), correspondiente a un volumen de cemento que va a ser bombeado, cuando las
condiciones de colocación de la lechada son críticas deben hacerse pruebas de sensibilidad con
cambios de presión y temperatura, la medición se reporta y el límite de bombeo de la lechada se
alcanza cuando se tienen 90 Bc.
Consistencia de la lechada con su
determinado tiempo bombeo.
TIEMPO BOMBEABLE

17. La reología de la mezcla de cemento se enfoca
básicamente al estudio del flujo y la deformación de la
lechada a condiciones de fondo (presión y
temperatura), con las reologías se determina la jerarquía
de fricción de los fluidos y su capacidad para la
remoción.
Al considerar que la lechada de cemento no es un fluido
newtoniano, no es posible definir sus propiedades
geológicas por medio del factor de viscosidad, ya que la
relación esfuerzo/corte no es constante, y por lo tanto
se determinan dos parámetros de flujo. El tamaño y la
distribución de las partículas afectan de manera directa,
ya que la velocidad de deshidratación depende de la
finura del cemento.
Las lechadas de cemento se consideran como fluidos
pseudoplásticos con punto de cedencia para los cuales
la viscosidad disminuye con la velocidad de corte.
Los flujos someros de
agua o gas afectan la
lechada de cementación
de diferente manera.
Primero, debido a que estos flujos generalmente
ocurren a profundidades relativamente someras
respecto de la línea del lodo o superficie del lecho
marino y en formaciones débiles o no consolidadas, el
sistema de cementación debe ser especialmente ligero
de modo tal que las presiones ejercidas sean inferiores
a la presión de fractura.
El diseño de la lechada debe
proveer control de la pérdida
de fluido de 50 [ml/30min]
API o menos para evitar
modificar la reologia o
densidad de la lechada.
Para reducir la posibilidad de que se formen
canales de fluidos en el cemento, el diseño de la
lechada debe minimizar la cantidad de agua libre
y el asentamiento de partículas en la lechada,
fenómeno conocido como sedimentación.
El período crítico de
hidratación debe ser
breve para prevenir que
fluya gas o agua en el
cemento.
Finalmente, el cemento
endurecido o fraguado debe
tener baja permeabilidad
para proveer un aislamiento
por zonas en forma efectiva y
duradera.
Las lechadas de cemento
atraviesan cuatro etapas
principales al progresar
desde un estado
enteramente líquido
hasta uno sólido.
La efectividad de todo trabajo de cementación depende de llevar a
cabo una buena preparación meticulosa y precisa en los equipos,
material y personal, así como del diseño y las pruebas de trabajo.
Los ensayos realizados en el laboratorio para el cemento tienen la
función de evaluar el desempeño y las características químicas de
sus lechadas mediante ciertas propiedades a condiciones de fondo
del pozo.
El procedimiento para la preparación de una lechada es pesar la
cantidad de agua y aditivos en una balanza electrónica. Se debe
mezclar el cemento y aditivos en una mezcladora API. La mezcla se
realiza de esta manera: por 15 segundos a 4000 rpm se mezclan los
aditivos y después por 35 segundos a 1200 rpm toda la lechada. Lo
siguiente es medir la densidad de la mezcla en una balanza
presurizada.
Enseguida la lechada ya mezclada se pasa al consistometro
atmosférico a fin de simular las condiciones de mezclado que
soporta la lechada antes de bombearse al pozo, después se mide la
reología de la mezcla en el viscosímetro “faan” donde se determina
el punto de cedencia y la viscosidad plástica de la lechada.
Posteriormente se mide la cantidad de pérdida de filtrado de la
lechada en el filtro prensa bajo las condiciones dinámicas de presión
y temperatura, por último, se mide la resistencia a la compresión de
la lechada de cemento en un analizador ultrasónico de cemento
(UCA).
REPARACIÓN DE LA LECHADA DE CEMENTORECORDANDO LA REOLOGÍA
ETAPAS DEL PROCESO DE FRAGUADO
ENTERAMENTE
LÍQUIDO PROCESO
GALIFICACIÓN TEMPRANA
CEMENTO
FRAGUADO
HIDRATACIÓN

18. CEMENTACIÓN
PRIMARIA
CEMENTACIÓN
SECUNDARIA
CEMENTACIÓN
FORZADA
4.3.- OPERACIONES DE CEMENTACIÓN DE POZOS.
TIPOS DE
CEMENTACIÓN La cementación primaria para pozos petroleros es el proceso
mediante el cual se mezcla la lechada de cemento con agua para
bombearla al fondo del pozo a través de la tubería de
revestimiento y luego hacia el espacio anular en donde
fraguara. La finalidad es tener buena adherencia entre las fases
formación-cemento-tubería y asegurar sello efectivo que aísle
las diferentes capas geológicas (estratigráficas) de la
formación.
La cementación forzada es el proceso de forzamiento de
lechada bajo presión, a través de las perforaciones o
agujeros del revestidor, con el propósito de construir nodos
de buena calidad que permitan aislar / eliminar la
producción de fluidos indeseados y/o eliminar
comunicaciones por problemas en la cementación
primaria.
La cementación forzada es simplemente
una combinación de las anteriores en
ciertos pozos aunque casi no se da éste tipo
de cementación.
 La lechada es continuamente sometida a alto
diferencial de presión contra medios
permeables.
 La aplicación de presión inyecta la parte acuosa
hacia la formación mientras los sólidos son
retenidos en la superficie.
 Los sólidos se van acumulando. Poco a poco la
acomodación y distribución de los sólidos se
convierte en una masa prácticamente
impermeable. Es necesario que esa acumulación
tenga buena adherencia a la formación, con
cierta penetración de los sólidos más finos.
LO QUE OCURRE ES LO SIGUIENTE:
Aplicando la técnica de cemento contaminado con tubería
continua permite resolver problemas con corto tiempo como:
 Reparación de Cementaciones primarias.
 Eliminación de producción indeseada de agua o gas.
 Reparación de huecos y/o fugas en el revestidor.
 Abandono de zonas no productivas.
 Sellar zonas con pérdida de circulación.
 Reparar fugas de topes de Liners.
 Optimizar el perfil de Inyección de un Pozo.

19. El diseño para la cementación primaria viene dado por los siguientes pasos:
1) Información necesaria para la cementación=
 Datos del estado mecánico: diámetro de agujero descubierto, profundidad, desviación,
diámetro, peso y grado de la TR a cementar.
 Datos de la formación: Temperatura de fondo estática y circulante, tipo de formación,
presión de poro y presión de fractura.
 Datos de fluidos involucrados en la cementación: Tipo, reología, densidad del lodo de
perforación, densidad de la lechada de cementación y de los fluidos lavador y
espaciador).
2) Calcular el volumen del cemento= Se determina con el registro de calibración o similar,
considerando la cima de cemento programada y el volumen de cemento entre zapata y cople. Cuando
no se cuenta con el registro de calibre del pozo, se recomienda exceder del 10 al 50 por ciento el
volumen del cemento.
Cálculo del volumen para el desplazamiento: El volumen de desplazamiento, es igual al volumen dentro
de la tubería de revestimiento desde la superficie hasta el cople de retención.
El factor más importante que interviene en el desplazamiento es el tiempo de bombeo,
para obtener el tiempo de bombeo se muestra a continuación un ejercicio:
¿Cuál será el tiempo de bombeo necesario para cementar sin riesgo de un fraguado una tubería de
revestimiento de 9 5/8” a una profundidad de 4200 m?
METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA LA
CEMENTACIÓN PRIMARIA

20. TUBERÍA
CONDUCTORA
TUBERÍA
SUPERFICIAL
TUBERÍA
INTERMEDIA
TUBERÍA DE
EXPLOTACIÓN
SECUENCIA OPERATIVA DE CEMENTACIÓN PRIMARIA EN TUBERIA DE
REVESTIMIENTO
El uso de cada una de ellas
depende de la etapa en la que se
esté perforando.
Representar la secuencia operativa que se ha de
seguir en las cementaciones de las tuberías para
mejorar la eficiencia en la operación de campo,
disminuir los problemas que se presentan y el
cuidado en el entorno.
OBJETIVO
PRINCIPAL
CLASIFICACIÓN DE
LAS TUBERÍAS
CEMENTACIÓN PARA
TUBERÍA DE REVESTIMIENTO:
Función principal de la cementación de
estas tuberías:
Aislar formaciones no consolidadas y
evitar la contaminación alrededor del
pozo; mantener el agujero limpio y
evitar la probable migración de aceite,
agua y gas, además de permitir la
continuación de la etapa de
perforación.
 SUPERFICIAL: Función= Permitir la circulación y
evitar derrumbes de arenas poco consolidadas,
en esta etapa se instala los preventores para el
control del pozo.
 INTERMEDIAS: Son necesarias para mantener la
integridad del pozo al continuar la perforación,
estas sartas se emplean para cubrir zonas
débiles que pueden ser fracturadas con
densidades de lodos mayores, que son
necesarias al profundizar el pozo.
 EXPLOTACIÓN: Sirve para aislar los yacimientos
de hidrocarburos de fluidos indeseables, pero
deben conservar la formación productora
aislada, para esta tubería se debe tener cuidado
en su cementación debido a que permite
efectuar tratamientos de estimulación
necesarios para mejorar la producción del pozo.
De acuerdo a la secuencia operativa de
cementación para tubería de revestimiento larga,
los pasos a seguir son mostrados en la Figura
siguiente:

21. CÁLCULO DEL VOLUMEN DE LECHADA PARA CEMENTACIÓN PRIMARIA
El volumen de la lechada es una función directa de la geometría del pozo, del diámetro de la tubería
que se va a cementar y de la longitud de espacio anular por cubrir. Con el diámetro promedio del pozo,
determinado de acuerdo con el punto anterior, y el diámetro externo de la tubería que se va a cementar,
se puede calcular la capacidad del espacio anular por unidad de longitud, por medio de la fórmula:
Dónde: h.- Longitud del espacio anular por cubrir [m]
En el caso de otra tubería cementada con anterioridad en la sección que se cubrirá con cemento, se debe
emplear para el cálculo el diámetro interno de la tubería ya cementada y el diámetro externo de la
tubería por cementar y así calcular el volumen correspondiente a esta parte.
También se obtienen estos valores empleando una tabla de volúmenes de las compañías de servicio.
Con la capacidad del espacio anular entre tubería de revestimiento y agujero por unidad de longitud (o
cualquiera de las capacidades que a continuación se citan se aplica la siguiente fórmula para determinar
el volumen en la longitud que se desea cubrir con cemento:
En los casos en donde se aplique un porcentaje de exceso de lechada para compensar la falta de
uniformidad del diámetro del pozo, el porcentaje se aplica únicamente al volumen de lechada calculado
del espacio anular entre tubería a cementar y el agujero descubierto. Además se calcula el volumen de
lechada que queda dentro de la tubería de revestimiento, del cople a la zapata, empleando la siguiente
fórmula:
En muchos casos, el cemento cubre toda la longitud del agujero y un traslape entre la tubería por
cementar y la última tubería cementada, como es el caso de la cementación de tuberías de revestimiento
cortas. Algunas tuberías superficiales se cementan hasta la superficie; otras superficiales e intermedias
se cementan en parte de la longitud entre tuberías. En estos casos el volumen de lechada entre tuberías,
se debe calcular con el diámetro interior de la tubería cementada con anterioridad y el diámetro exterior
de la tubería por cementar, con la siguiente fórmula:
El volumen de lechada por emplear es la suma de los volúmenes calculados, según el caso.

22. CÁLCULO DE CEMENTO, AGUA Y ADITIVOS
La cantidad de cemento idónea para obtener el volumen de lechada necesario, se calcula sobre la base
del rendimiento que se obtiene de cada saco de cemento. Se debe considerar el diseño por medio de un
balance de materiales, como se presenta en el siguiente ejemplo:
Si la densidad del fluido de perforación es igual a 1.70 [g/cm3 ] y la temperatura estática del fondo,
es mayor de 100 [°C], se emplea una densidad de lechada de 1.93 [g/cm3 ].
Del balance anterior, se desprenden los siguientes parámetros:
Rendimiento= 48.4 [lt/saco]; Agua = 26 [lt/saco]
CÁLCULO DEL REQUERIMIENTO DE MATERIALES
Suponiendo que se deseara tener un volumen de lechada de 90,000 [lt] con características apropiadas
para obtener un flujo turbulento o poder desplazar al mayor gasto posible. Empleando los datos de la
lechada a usar, determinados en el balance de materiales se tiene:
VOLUMEN DE LOS FRENTES LAVADOR Y SEPARADOR
El objetivo principal de emplear un frente lavador es dispersar el lodo de perforación del espacio anular.
Para lograrlo se incorpora al flujo el fluido floculado que se encuentra depositado en regiones del anular
en donde no exista circulación. Si no se centra la tubería que se va a cementar, o si se desprende gran
parte de la película de lodo (enjarre), generalmente la densidad del frente lavador es igual a la del agua
o muy próxima. Otros de los objetivos de emplear un frente separador es levantar el lodo dispersado
por el frente lavador eliminándolo del espacio anular por cubrir con cemento, en función a su
viscosidad; también separar el fluido de perforación de la lechada de cemento, ya que su
incompatibilidad normal puede originar alta viscosidad e, inclusive, un problema de fraguado
prematuro o de no fraguado, dependiendo de la base del lodo, de las sales que contenga y del porcentaje
de contaminación.

23. 5 CÁLCULOS FUNDAMENTALES PARA CEMENTACIÓN DE TR’s
Partimos de la información con la que se cuenta antes de la realización de la operación. -Información
disponible:
-Información por calcular:
FACTOR DE FLOTACIÓN (FF).
Este factor se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación:
PESO TEÓRICO DE LA TUBERÍA (WT).
Para el cálculo se emplea la siguiente ecuación:
Si se tienen tuberías de diferente peso, éste se debe calcular por secciones.
PESO FÍSICO DE LA TUBERÍA (WF).

24. VOLUMEN DE LECHADA (VLC).
Se aplica la siguiente ecuación:
CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA REQUERIDA PARA MEZCLAR EL CEMENTO
(VA).
Se aplica la siguiente ecuación:
CÁLCULO DEL VOLUMEN DE DESPLAZAMIENTO ( VD ).
Se toman en cuenta las diferentes capacidades de la TR y se utiliza la siguiente ecuación:
Como el volumen que se va a desplazar es muy grande en estas tuberías, es necesario reducir el tiempo
de desplazamiento para evitar un problema de fraguado prematuro. Por lo tanto, se debe desplazar con
la bomba del equipo y calcular el tiempo de desplazamiento [T].
TIEMPO DE DESPLAZAMIENTO (T).
Utilizando la siguiente ecuación:

25. CONCLUSIÓN
 Gracias a éste trabajo puede comprender la importancia sobre muchos puntos
relacionados a la cementación de un pozo petrolero, tal como que es necesario
anticipar antes de realizar la cementación los problemas potenciales a los que se
va a enfrentar el ingeniero durante la operación, tales como flujos someros de
agua y gas, bajo gradiente de fractura, ambientes de altas presiones y bajas
temperaturas. La aplicación de nuevas tecnologías de fibras sintéticas es
indispensable para mitigar el problema y mantener un control de filtrado
aceptable. La optimización del tiempo de fraguado del cemento se logra
disminuyendo el periodo crítico de hidratación, si este es breve existe menor
riesgo de que fluyan gas o agua hacia el cemento.
 Durante la construcción de un pozo petrolero el proceso de cementación es de
gran importancia para el mismo dado que una deficiente operación de
cementación traería drásticas consecuencias, tales como: incremento de los costos,
riesgo de pérdida del pozo, riesgos hacia el ambiente, fuga de gases, grietas en las
cuales haya fugas de agua y a la seguridad.
 Si realizamos un mal diseño de la lechada de cementación solo traerá problemas
altamente costosos que pueden ser desde pérdidas parciales hasta totales y
descontrol del pozo.
 Para realizar una cementación exitosa es vital contar con un excelente aislamiento
zonal empleando un sistema de remoción de enjarre eficiente y así lograr una
correcta adherencia entre el cemento y la formación.
 Finalmente, la evaluación final de la calidad de la cementación es de muy
importancia, ya que por medio de ella se puede saber si se cumplieron los
objetivos o saber dónde se necesita una cementación remedial.
 Sin duda el hacer un trabajo pesado como el de cementar el pozo es necesario que
el ingeniero encargado sea apto para evitar problemas tanto a la compañía como
a él mismo, solo queda esforzarnos por adquirir más conocimientos y ser capaces
de desarrollarlos sin temor.

26. FUENTES BIBLIOGRÁFICAS
 MODULO 1: CEMENTOS PETROLEROS CARACTERISTICAS Y ANALISIS. (s. f.).
PDF. http://www.actiweb.es/marcus/archivo3.pdf
 Jesus, L. M. C. (2017, 6 abril). 4.1 Preparacion de Una Lechada. Scribd.
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 FLORES DIEGO, A. L. B. A. R. R. Á. N., & HERNÁNDEZ SANDOVAL, L. U. I. S. A.
R. M. A. N. D. O. (2012). CEMENTACIÓN DE POZOS PETROLEROS. PDF.
http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1790/T
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 BARET, J.F.; THIERCELIN, M.J.; RODRIGUEZ, W.J. “Cement Design Based on Cement
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 NELSON B, Erick. “ Well Cementing”. Schlumberger Educational Services. Houston. 1990
 AGUILERA, Jean Carlos. “Estudio de las Propiedades Mecánicas para el Diseño de Lechadas
de Cemento en Revestidores Colgantes en el Distrito Punta de Mata”. Trabajo Especial de
Grado presentado ante la Universidad de Oriente como requisito parcial para optar al título
de Ingeniero de Petróleo. Maturín. 2001.