63900502 manual-de-cementacion

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63900502 manual-de-cementacion

  1. 1. Índice1.0 Introducción 7 1.1 Objetivos del entrenamiento 7 1.2 Advertencias de seguridad 72.0 Cementación Primaria 9 2.1 Procedimientos básicos de cementación 9 2.1.1 Corriendo tubería de revestimiento 10 2.1.2 Circulación de lodo mediante la bomba del equipo de perforación 10 2.1.3 Prueba de presión 11 2.1.4 Bombeo de lavador y espaciador 11 2.1.5 Lanzamiento del tapón inferior 12 2.1.6 Mezcla de la lechada 13 2.1.7 Bombeo de la lechada inicial 13 2.1.8 Bombeo de la lechada de cola 13 2.1.9 Lanzamiento del tapón superior 14 2.1.10 Desplazamiento de lechadas y tapones con fluidos 14 2.1.11 Revisión de los flujos de retorno 14 2.2 Equipos 14 2.2.1 Equipo de material a granel 15 2.2.2 Unidad de bombeo de cemento 15 2.2.3 Línea de tratamiento 15 2.2.4 Sistema de mezcla 16 2.2.5 Mezclador por baches 16 2.2.6 Tanques de fluido 16 2.2.7 Sistema de aditivos líquidos 17 2.2.8 Cabezas de cementación 18 2.2.9 Equipos auxiliares para cementación 18 2.3 Cementación primaria: Procedimiento en una etapa 18 2.3.1 Cementación del tubo conductor 19 2.3.2 Cementación de tuberías de revestimiento de superficie 20 2.3.3 Cementación de tubería de revestimiento intermedia 21 2.3.4 Cementación de tubería de revestimiento de producción 21 2.3.5 Cementación de liner 22 2.3.6 Cementación de conexiones de liner a superficie 23 2.4 Cementación primaria: Procedimientos de múltiples etapas 24 JET 14 - Introducción a la Cementación | iii
  2. 2. 3.0 Propiedades de Cementación 27 3.1 Densidad 28 3.2 Rendimiento 28 3.3 Tiempo de espesamiento 28 3.4 Agua de mezcla 28 3.5 Fluido de mezcla 28 3.6 Reología 28 3.7 Resistencia a la compresión 29 3.8 Control de pérdida de fluido 29 3.9 Agua libre 294.0 Requerimientos Claves de Calidad de Servicio 315.0 Cementaciones de Reparación 33 5.1 Objetivos de una cementación forzada 33 5.1.1 Reparación de un aislamiento zonal defectuoso 33 5.1.2 Eliminación de las intrusiones de agua 34 5.1.3 Reparación de fugas en la tubería de revestimiento 34 5.2 Técnicas de cementación forzada de reparación 35 5.2.1 Colocación 35 5.2.2 Bombeo 36 5.2.3 Aplicación 37 5.2.4 Cálculos de cementación forzada 43 5.3 Herramientas y equipos de superficie en la cementación forzada 436.0 Tapones de Cementación 45 6.1 Volumen de cemento 45 6.2 Taponamiento de una zona agotada 45 6.3 Pérdida de circulación 46 6.4 Abandono 46 6.5 Anclaje para prueba 47 6.6 Técnicas de colocación de tapones 47 6.6.1 Método del tapón equilibrado 47 6.6.2 Método de la cuchara vertedora 48 6.7 Consideraciones de diseño 49 6.7.1 Volumen de cemento 49 6.7.2 Propiedades del cemento 49 6.7.3 Tapón de cementación 50 6.7.4 Circulación inversa 50 6.7.5 Herramienta de colocación de tapones 51 6.7.6 Bolas y dardos para tubería de perforación 51iv | Índice
  3. 3. 6.7.7 Módulo de CemCADE para colocación de tapones 52 6.8 Procedimiento de colocación de tapones de cementación 52 6.9 Cálculo del volumen de lechada 53 6.9.1 Ejercicio de cálculo del volumen de lechada 53 6.9.2 Cálculos del volumen de lechada 537.0 Procedimientos Previos al Trabajo, Preparación y Ejecución del Trabajo 55 7.1 Procedimientos previos al trabajo 55 7.1.1 Asignación del trabajo 55 7.1.2 Equipos y suministros estándar 55 7.1.3 Mezcla de material a granel 55 7.1.4 Carga de vehículos 56 7.1.5 Reunión previa al viaje 56 7.1.6 Desplazamiento hasta la locación 57 7.1.7 Ejecución del trabajo 57 7.1.8 Llegada a la locación 57 7.1.9 Armado 58 7.1.10 Mezcla de fluidos 58 7.1.11 Cemento a granel 59 7.2 Preparación del equipo 60 7.2.1 Aditamentos para tubería de revestimiento 60 7.2.2 Cabeza de cementación 608.0 Compruebe Sus Conocimientos 73 8.1 Respuestas 77 JET 14 - Introducción a la Cementación | v
  4. 4. Esta página se ha dejado a propósito en blancovi | Índice
  5. 5. 1.0 IntroducciónLa cementación de pozos es el proceso por • detallar y explicar los tipos de trabajos deel cual se inyecta en un pozo una lechada cementación forzada.de cementación con el fin de lograr ciertosobjetivos Los principales tipos de cementación 1.2 Advertencias de seguridadincluyen: la cementación de los liners y lastuberías de revestimiento, la colocación de El entrenamiento práctico requiere unatapones de cementación y la realización de supervisión apropiada. Solicite ayuda a sutrabajos de reparación de cemento. supervisor si no está seguro de algún proceso o del funcionamiento de algún equipo.El proceso de cementación incluye la preparación Antes de llevar a cabo ninguna de lasde la lechada, que se compone de cemento en actividades que se describen en estepolvo, agua, y aditivos químicos para controlar documento, asegúrese de que todos loslas propiedades del cemento. Para conseguir una equipos de seguridad estén instalados y endensidad determinada de la lechada se utilizan perfecto estado de funcionamiento.equipos especiales; la densidad se mide comola cantidad de masa por unidad de volumen Deje siempre el tiempo suficiente para poder(por ejemplo, lbm/galUS, kg/m3, etc.). Luego realizar de forma correcta las comprobacionesde mezclada, la lechada se bombea al pozo previas y posteriores a los trabajos.mediante bombas de alta presión. La omisión de cualquiera de los pasos de un proceso puede afectar a los equipos o al1.1 Objetivos del entrenamiento trabajo.Tras el estudio del presente módulo, usted podrá: Antes de realizar el STEM 1 de la unidad, asegúrese de llevar el siguiente equipo de • enumerar los tipos de trabajos de protección: cementación primaria; • overoles NOMEX • explicar los distintos tipos de trabajos de • botas con puntera de acero cementación primaria; • casco de seguridad • definir los siguientes términos: collar de zapata, zapato, collar de flotación, tiempo de • anteojos de seguridad. espesamiento, resistencia a la compresión; Puede que también sea necesario llevar los • explicar el proceso de cementación por siguientes elementos: encima del anular (top-out) y cuándo se • guantes realiza; • antiparras • enumerar los pasos del proceso de cementación en dos etapas; • máscara antipolvo • explicar cuándo debe llevarse a cabo una • protección auditiva. cementación en dos etapas; JET 14 - Introducción a la Cementación | 7
  6. 6. Cuando lleve a cabo el mantenimientorutinario de los equipos, esté alerta ante lasposibles situaciones de riesgo. La seguridadtiene que ver principalmente con el sentidocomún y el entrenamiento; además, hay quetener en cuenta que cada situación tiene suspropias peculiaridades, que no siempre estánprevistas en las normas. El entrenamientoy la experiencia le ayudarán a garantizarla seguridad en el entorno de trabajo.Vigile cualquier peligro y tome las medidasnecesarias para evitar riesgos de formainmediata.Respete las siguientes indicaciones paragarantizar la seguridad en los trabajos: • No lleve ropa suelta o joyas, ya que podrían engancharse en los controles. • Cuando monte y desmonte la unidad, utilice los escalones y barandas disponibles. • Conozca el significado de las señales manuales, así como al responsable de realizarlas • Antes de arrancar los equipos, retire a todas las personas del área de máquinas. • Antes de arrancar el motor, asegúrese de haber retirado todas las herramientas y cables eléctricos. • Arranque el motor sólo en áreas bien ventiladas. • Compruebe el funcionamiento de los equipos de seguridad: luces, bocinas y frenos. • Revise con frecuencia los indicadores del motor. Esté atento a ruidos inusuales. • Aplique los procedimientos LOTO (lockout/ tagout, sellado) cuando se realicen trabajos de mantenimiento en cualquier equipo.8 | Introducción
  7. 7. 2.0 Cementación PrimariaLa cementación primaria consiste en la colocación como a cualquier otra tubería de revestimientode cemento en el anular (espacio existente entre que se instale luego (por ejemplo, los liners).la tubería de revestimiento y el agujero abierto ola tubería de revestimiento anterior).El objetivo de Protección de la tubería de revestimientola cementación primaria es asegurar la integridad El cemento sirve como soporte y proteccióndel agujero, lo cual implica los siguientes aspectos: contra las formaciones plásticas (por ejemplo,aislamiento zonal, sustentación, protección de la sales) y fluidos corrosivos de la formación (portubería de revestimiento, y sustentación del agujero. ejemplo, H2S y CO2).Aislamiento zonal Sustentación del agujeroEl aislamiento zonal consiste en sellar unas El cemento actúa como soporte para el agujerozonas con respecto a otras. Esto evita el en formaciones plásticas, sensibles al agua odesplazamiento de líquidos y gases entre las no consolidadas.zonas de la formación a través del anular. Enla Figura 2-1 vemos un ejemplo de e cementopara evitar que el gas y el petróleo se mezclen 2.1 Procedimientos básicos decon el agua de la zona superior. cementación En las siguientes secciones, se describe el Sistemas de Mezcla y Cementación Primaria Bombeo de Cemento procedimiento básico de una cementación primaria. El proceso incluye los siguientes Lodo de Perforación pasos: • corrida de tubería de revestimiento • circulación de lodo mediante la bomba del Tubería de Revestimiento equipo de perforación Capa de Cemento en el Anular • prueba de presión Agua • bombeo de lavador y espaciador • mezcla de lechada Collar de Flotación • bombeo de la lechada inicial o de llenado Capa de Cemento en el Anular • bombeo de la lechada de cola Zapata de RevestimientoFigura 2-1. Aislamiento Zonal • lanzamiento del tapón superior • desplazamiento de las lechadas y taponesSustentación de la tubería de revestimiento con fluidoLa capa de cemento proporciona soporte axial • comprobación de retorno de fluidosa la tubería de revestimiento de la superficie, así JET 14 - Introducción a la Cementación | 9
  8. 8. 2.1.1 Corriendo tubería de revestimiento Según la locación y el cliente, la cuadrilla de cementación puede estar presente en elLa tubería de revestimiento se corre en el pozo lugar antes de la introducción de la tubería detramo por tramo; las conexiones (roscadas) revestimiento o durante el proceso, o bien puedese realizan mediante llaves de potencia. acudir una vez que se haya completado laNormalmente, la corrida de la tubería se realiza a inserción de la tubería, cuando se está circulandocabo por cuadrillas de trabajadores especializadas el lodo de perforación antes de la cementación.de empresas como Weatherford y Franks, aunquea veces también los pueden llevar a cabo laspropias cuadrillas de perforación. Schlumberger no 2.1.2 Circulación de lodo mediante laofrece este tipo de servicios, pero sus trabajadores bomba del equipo de perforacióndeben conocer el proceso y los pasos a seguir.Durante el proceso de introducción de la tubería de Antes de bombear la lechada en el pozo,revestimiento, podría ocurrir algo que afectara de se lleva a cabo otro proceso: utilizando laforma negativa al trabajo de cementación. bomba del equipo de perforación se hace circular lodo de perforación (también conocidoUna vez corrida, la tubería de revestimiento se como fluido de perforación) en el pozo,asienta sobre el fondo o justo encima del fondo. con el fin de acondicionar el lodo y lavarEl primer tramo de la tubería de revestimiento el pozo (Figura 2-2). Este proceso recibetiene una zapata de flotación o zapata guía en el nombre de acondicionamiento de lodo.el extremo. Esta zapata sirve para proteger el Acondicionar el lodo significa conseguir queextremo de la tubería de revestimiento y ayuda fluya sin problemas. Si no se lleva a cabo ela guiarla en su paso hacia el fondo del pozo. acondicionamiento del lodo, el paso de fluido por el anular puede verse dificultado por laDespués del primer o segundo tramo, se instala un presencia de sectores con lodo gelificado.collar de flotación. El espacio situado entre el collarde flotación y la zapata se denomina recorrido Cementación Primaria Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cementode zapata y suele tener unos 80 pies de largo.Normalmente, el recorrido de zapata se deja lleno Lodo de Perforaciónde cemento al final del trabajo de cementación. Nota: Paso: Circulación de Lodo Tubería de Revestimiento Es importante que la cuadrilla de Antes de bombear la lechada en el pozo, se lleva a cabo otro Anular proceso: mediante la bomba del cementación revise la zapata guía equipo de perforación se hace circular lodo de perforación y la zapata de flotación. A veces, (también conocido como fluido de perforación) en el pozo, con estos elementos son suministrados el fin de acondicionar el lodo y limpiar el pozo. por Schlumberger; otras veces, es el propio cliente quien se encarga de su suministro. Figura 2-2. Circulación de LodoCuando el revestimiento alcanza la profundidaddeseada, hay que realizar unas conexionesespeciales en el cabezal de pozo: este procesoes lo que se llama conexión niplear.10 | Cementación Primaria
  9. 9. Nota: PASO 02 Cebe la unidad de cementación y las líneas de cemento con agua para llenar Mucho antes de que se inicie el todas las líneas. proceso de circulación, la cuadrilla de cementación debe asegurarse de que la conexión de la reducción PASO 03 Cierre la válvula del cabezal de pozo y asegúrese de que no haya nadie cerca de circulación o de la cabeza de de las líneas. cementación sea compatible. PASO 04 Aumente la presión hasta el nivel predeterminado haciendo que la unidadEl acondicionamiento consiste en circular el bombee agua.lodo, que baja por la tubería de revestimiento, yretorna por el anular. En el tramo superior de la PASO 05 Mantenga la presión durante 5tubería de revestimiento puede instalarse una minutos y compruebe si hay fugas.reducción de circulación; a veces, también seusa una cabeza de cementación. PASO 06 Libere la presión y ajuste las válvulas para llevar a cabo la mezcla y bombeo del cemento. Precaución: PASO 07 Inicie el trabajo. El acondicionamiento de lodo debe diseñarse con el mismo cuidado 2.1.4 Bombeo de lavador y espaciador que el proceso de eliminación de lodo; un diseño defectuoso puede Antes de bombear la lechada de cementación, provocar una canalización, la cual por lo general, se bombea un lavador químico o dificultaría e incluso podría llegar a un espaciador densificado, o ambos, para que imposibilitar la eliminación del lodo. actúen como buffer entre el fluido de perforación y el cemento. Los lavadores químicos son fluidos base agua que pueden utilizarse en espacios anulares pequeños con geometría del agujero2.1.3 Prueba de presión regular. Estos fluidos pueden utilizarse cuando seAntes de iniciar la cementación, se debe puede lograr turbulencia en todas las seccioneshacer una prueba de presión a las líneas de del espacio anular. Los espaciadores son fluidostratamiento de alta presión que van desde densificados que se bombean en flujos turbulentosla unidad de cementación hasta el pozo. Se o laminares. Estos productos sirven para eliminardebe reparar cualquier fuga que se detecte y completamente los fluidos de perforación del anularrepetir la prueba de presión hasta conseguir antes de inyectar la lechada de cementación.el resultado adecuado. Los resultados dela prueba de presión deben registrarse ydocumentarse en un gráfico. Nota: Es muy importante mantener laLas pruebas de presión se realizan tal y como densidad y la jerarquía de la reologíase indica a continuación: del lodo, el espaciador, la lechada inicial y la lechada de cola. La única excepción es cuando se utiliza unPASO 01 Arme las líneas desde la unidad de lavador químico en un flujo turbulento.cementación a la conexión del pozo. JET 14 - Introducción a la Cementación | 11
  10. 10. Los lavadores y espaciadores se preparan antes misión es mantener separada la lechada del lododel trabajo de cementación y se bombean antes y limpiar el interior de la tubería de revestimientode empezar la mezcla del cemento (Figura 2-3). (Figura 2-4). El tapón inferior se carga en la cabeza de cementación, que está instalada en la parte superior de la tubería de revestimiento. En Sistemas de Mezcla y Cementación Primaria Bombeo de Cemento algunos casos, el tapón superior se carga en la cabeza de cementación también en esta fase. Lodo de Perforación Sistemas de Mezcla y Cementación Primaria Bombeo de Cemento Paso: Bombeo de Lavador y Tubería de Revestimiento Lodo de Perforación Espaciador A continuación, se bombea un Anular lavador químico y un espaciador. El lavador químico es un fluido que ayuda a diluir y dispersar el lodo de perforación en el agujero Tubería de y el anular. Paso: Lanzamiento del Tapón Revestimiento Inferior Un espaciador también es un fluido. Su misión es mantener El tapón inferior es un tapón Anular separados el lodo de perforación limpiador de caucho. Se lanza y la lechada durante el proceso de antes de bombear la lechada de desplazamiento. cementación. El lavador y el espaciador también El tapón sirve para mantener la pueden estar diseñados para lechada separada del lodo de inducir flujo turbulento que ayude perforación y ayuda a limpiar a la lechada a desplazar de forma el interior de la tubería de eficaz el lodo de perforación en revestimiento. el anular.Figura 2-3. Bombeo de Lavador y Espaciador2.1.5 Lanzamiento del tapón inferior Figura 2-4. Lanzamiento del Tapón InferiorEn los trabajos de cementación primaria, antesy después de la inyección de la lechada de Nota:cementación, se lanzan tapones limpiadores. Los tapones limpiadores debenEstos elementos sirven para separar la lechada cargarse en la cabeza dede los fluidos de perforación, limpiar las paredes cementación en presencia deinteriores de la tubería de revestimiento y un representante del cliente, yaobtener una indicación positiva (presión) de que cualquier error puede tenerque el cemento ya está en posición fuera de la consecuencias catastróficas.tubería de revestimiento.Hay dos tapones. El primero, el tapón inferior,es hueco y tiene una membrana de caucho en Antes de bombear el cemento, se llevan a cabola parte superior. Esta membrana estalla cuando los siguientes procesos: las válvulas de la cabezael tapón llega a la parte superior del collar de de cementación se colocan en la posiciónflotación, en la zona inferior de la sarta de correcta, el mecanismo de lanzamiento del tapónrevestimiento, y se aplica presión diferencial. (situado en la cabeza de cementación) se activa y, por último, se bombea algo de fluido paraEl tapón inferior se lanza desde la cabeza de empujar el tapón limpiador desde la cabeza haciacementación antes de bombear la lechada de la tubería de revestimiento. Un testigo (tattletale)cementación por la tubería de revestimiento, y su colocado en la cabeza de cementación indica el lanzamiento. Las válvulas de la cabeza de12 | Cementación Primaria
  11. 11. cementación se vuelven a colocar en su posición Cementación Primaria Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cementopara la cementación, y puede iniciarse la mezclay el bombeo de la lechada de cementación. Lodo de Perforación2.1.6 Mezcla de la lechadaLa lechada de cementación se forma combinando Paso: Bombeo de la Lechada Inicial Tubería de Revestimientocemento seco, agua y los aditivos necesarios en Una vez que la lechada se ha mezclado Anular (con la densidad correcta), se bombeaun mezclador. Este proceso puede realizarse en desde la unidad de cementación hasta la tubería de revestimiento a través de la cabeza de cementación y luego secontinuo o por baches. El fluido de mezcla (agua desplaza al anular. Cuando la mezcla se realiza en continuo, el mezclado puede continuar al mismo tiempo que el bombeo,más los aditivos del cemento) puede prepararse según los requisitos del trabajo. La cabeza de cementación es un contenedorantes o al vuelo mediante un sistema de aditivos montado en la tubería de revestimiento. Está unida a la unidad de cementación y sirve para inyectar los fluidos y tapones Collar delíquidos. En algunas locaciones, los aditivos se según una secuencia predeterminada. Flotación La lechada empuja el lavador, elmezclan en seco con el cemento. espaciador y el tapón inferior hacia el interior de la tubería de revestimiento. Cuando el tapón inferior llega al collar Zapata de de flotación, el diafragma del tapón Revestimiento estalla y el lavador, el espaciador y la lechada continúan hacia la zapata de revestimiento. Precaución: Hay dos tipos de lechada: la lechada inicial y la lechada de cola. La lechada inicial PULSE EL BOTÓN DE REPRODUCCIÓN tiene una densidad baja y sirve para cubrir Los equipos de mezclado y la sección superior del anular. PARA INICIAR LA ANIMACIÓN bombeo, los fluidos y los equipos Figura 2-5. Bombeo de la Lechada Inicial de cemento a granel deben estar correctamente preparados y 2.1.8 Bombeo de la lechada de cola revisarse antes de iniciar el trabajo. La lechada de cola es una lechada de mayor densidad, diseñada para cubrir la sección inferior del anular desde el fondo del agujero. Normalmente, la lechada de cola presenta unas propiedades superiores Nota: a las de la lechada inicial. Es esencial que la lechada Los equipos de mezclado y de cementación tenga la densidad correcta para que bombeo, todos los fluidos y equipos sus propiedades sean las deseadas (Figura 2-6). de cemento a granel deben estar correctamente preparados y Sistemas de Mezcla y revisarse antes de iniciar el trabajo. Cementación Primaria Bombeo de Cemento Lodo de Perforación2.1.7 Bombeo de la lechada inicial Tubería deLa lechada inicial es un tipo de lechada de baja Paso: Bombeo de la Lechada de Cola Revestimientodensidad y alto rendimiento diseñada para llenar Hay dos tipos de lechada: la lechada Anular inicial y la lechada de cola. La lechaday cubrir la sección superior del anular. Este de cola tiene mayor densidad y cubre la zapata.material se bombea después del lavador y elespaciador y antes de la lechada de cola (Figura2-5). Su densidad es superior a la del fluido deperforación y menor que la de la lechada de cola. Collar de Flotación Zapata de Revestimiento Figura 2-6. Bombeo de la Lechada de Cola JET 14 - Introduction to Cementing | 13
  12. 12. 2.1.9 Lanzamiento del tapón superior y la lechada hacia abajo por la tubería de revestimiento. Cuando el tapón limpiador inferiorEl segundo tapón limpiador de cementación se llega al collar de flotación, la membrana situadadenomina tapón superior y es sólido. Se bombea en su parte superior se rompe y la lechada esal final de los trabajos de cementación con el fin bombeada, saliendo de la parte inferior de lade separar la lechada del fluido de desplazamiento tubería de revestimiento y subiendo por el anular.que se bombea en la siguiente etapa del proceso,y evitar así que sea contaminada por dicho fluido. Cuando el tapón superior llega al tapón inferior, hay un aumento de presión. Las lechadasUna vez que la lechada ya se ha bombeado en la de cementación se encuentran en el espaciotubería de revestimiento, el tapón superior se lanza anular y en el recorrido de zapata. El procesodesde la cabeza de cementación (Figura 2-7). habrá finalizado cuando se indique un aumento de presión en la superficie y el proceso de Cementación Primaria Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento desplazamiento haya terminado. Luego, retornarán de dos a cinco barriles y parará el flujo. Si este flujo de retorno continúa, significa Lodo de Perforación que hay fugas en el collar de flotación. Tubería de 2.1.11 Revisión de los flujos de retorno Paso: Lanzamiento del Revestimiento Tapón Superior El collar de flotación está equipado con una válvula El tapón superior se lanza después Anular de bombear la lechada en la tubería de revestimiento. de retención que evita que los fluidos regresen El tapón superior separa por la tubería de revestimiento. Si la válvula está la lechada del fluido de desplazamiento que se inyecta defectuosa, la lechada puede empujar los tapones en el siguiente paso del proceso y evita así que éste contamine la lechada. y el fluido por la tubería de revestimiento, debido al efecto de retorno de los tubos en U. Al final de un trabajo de cementación, es necesario comprobar que el collar de flotación o la zapata de flotación no presenten fugas. Para realizar esta comprobaciónFigura 2-7. Lanzamiento del Tapón Superior se espera a que el fluido retorne a los tanques de desplazamiento de la unidad de cementación.Cuando se ha inyectado la lechada de cola, se Si el collar de flotación o la zapata de flotaciónpara el bombeo y, a continuación, las válvulas funcionan correctamente, dejarán que vuelvan dede la cabeza de cementación se cambian dos a cinco barriles y luego se interrumpirá el flujo.de posición para permitir bombear un fluido Si este flujo de retorno continúa, significa que el(normalmente agua o espaciador) que empuje el collar de flotación tiene algún defecto.tapón superior desde la cabeza de cementación. 2.2 Equipos2.1.10 Desplazamiento de lechadas y Los trabajos de cementación suelen realizarse tapones con fluidos con los siguientes equipos:A continuación, las lechadas de cementación • equipo de material a granel para ely los tapones limpiadores se bombean (son almacenamiento y la mezcladesplazados) hacia el fondo del pozo medianteel fluido de perforación u otro fluido. Este fluido • unidad de bombeo de cementode desplazamiento empuja el tapón superior14 | Cementación Primaria
  13. 13. • líneas de tratamiento • Mangueras de caucho de 4 pulgadas: sirven para transferir el material desde el silo hasta • sistema de mezclado el equipo de mezclado de cemento; también • mezclador por baches se utilizan para las líneas de ventilación. • tanques de fluido • Tanque de descarga: ayuda a controlar el • sistema de aditivos líquidos flujo de cemento seco desde la planta de material a granel al sistema de mezclado. • cabezas de cementación. Es esencial mantener en buen estado el equipo de material a granel, ya que para realizar2.2.1 Equipo de material a granel adecuadamente los trabajos de cementación esEn los trabajos de cementación primaria, se crucial que este equipo funcione de forma efectiva.necesitan los siguientes equipos de material a granelpara almacenar el cemento seco y transferirlo alsistema de mezclado de cemento (Figura 2-8): 2.2.2 Unidad de bombeo de cemento La unidad de bombeo de cemento (Figura 2-9) • Silos de cemento a presión o silos de desempeña las siguientes funciones: cemento de gravedad: los distintos cementos y mezclas deben almacenarse en silos de • suministra alta potencia y presión de bombeo cemento separados. Los silos deben tener • mide los fluidos de mezcla la capacidad suficiente para almacenar el cemento necesario. Además, estos silos • proporciona y controla el sistema de también sirven para mezclar y manipular mezclado de cemento aditivos y material a granel en seco. • controla el caudal y la presión de bombeo. Camión de Bombeo de Cemento Skid de Bombeo de Cemento(CPS-361) Figura 2-9. Unidades de Bombeo de CementoFigura 2-8. Equipo de Material a Granel 2.2.3 Línea de tratamiento • Transporte de cemento a granel: se utilizan La línea de tratamiento es un conjunto de para transportar el cemento seco hasta el tuberías, Tes, válvulas y uniones giratorias que pozo. También pueden utilizarse durante la se utiliza para llevar la lechada de cementación cementación para transferir directamente el y otros fluidos bombeados desde la unidad de cemento al sistema de mezclado. cementación al pozo (Figura 2-10). • Compresor de aire: suministra el aire para presurizar los silos y llevar a cabo la transferencia de cemento. JET 14 - Introducción a la Cementación | 15
  14. 14. 2.2.5 Mezclador por baches La mezcla por baches es un sistema simple para la mezcla de lechadas de cementación. Existen varios tipos de mezcladores por baches, con una capacidad que oscila entre 15 y 150 bbl. Normalmente, estos mezcladores están equipados con paletas, bombas centrífugas de circulación, y líneas para que la lechada circule y se mezcle en los tanques por baches durante el proceso de mezcla. El procedimiento más común de mezcla por baches consiste en llenar el tanque con unaFigura 2-10. Línea de Tratamiento lechada mezclada al vuelo con la densidad deseada y, luego, ajustar la densidad medianteEn los trabajos de cementación, se utiliza una la adición de fluido de mezcla o cemento. Otralínea de tratamiento de dos pulgadas 1502. La técnica muy utilizada es la de llenar el mezcladorlínea de tratamiento debe armarse conforme a por baches con fluido de mezcla y luego añadirlas instrucciones de la Norma de Seguridad 5 de el cemento seco desde el sistema de materialWell Services: Bombeo a Presión y Seguridad en a granel directamente al fluido de mezcla hastala Locación (sección ID# 3313681 de InTouch).. conseguir la densidad deseada. Si utiliza este último método, añada el cemento poco a poco,Las líneas de tratamiento disponen de unas con un caudal manejable; compruebe la densidadestrictas instrucciones de uso, inspección y a intervalos regulares y deje que la lechada seprueba. Encontrará estas indicaciones en la homogenice antes de medir la densidad.Norma de Seguridad 23 de WS: Pruebas eInspección de Equipos de Tratamiento (secciónID #3313701 de InTouch). 2.2.6 Tanques de fluido Los fluidos utilizados en el proceso de2.2.4 Sistema de mezcla cementación (fluido de mezcla para la lechada inicial y la lechada de cola, lavadores yEl objetivo del sistema de mezcla es garantizar espaciadores) deben almacenarse y prepararsela proporción exacta de cemento seco y fluido en tanques de fluido.de mezcla de manera que se obtenga unalechada con características predecibles, que El uso bombas centrífugas para la recirculaciónpueda bombearse al fondo del pozo al caudal de la lechada debe limitarse al mínimo, ya que ladeseado. energía de corte adicional que se añade al sistema puede afectar de forma negativa las propiedadesSe utilizan diversos tipos de sistemas de de la lechada. Se recomienda que la lechada nomezcla; además, estos sistemas están en se recircule con una bomba centrífuga durantecontinua evolución. En el Módulo JET 7 más de 5 minutos por cada 10 bbl de lechada.encontrará la descripción e instrucciones deuso de los sistemas de mezcla que se utilizan Las pruebas de cemento realizadas en elactualmente: Equipos de Mezclado de Cemento laboratorio deben tener en cuenta que la mezcla(sección ID# 4127834 de InTouch). de la lechada se va a realizar por baches.16 | Cementación Primaria
  15. 15. Normalmente, para almacenar estos fluidos 2.2.7 Sistema de aditivos líquidosse utilizan tanques de lodo del equipo deperforación; en todo caso, la cuadrilla de Los sistemas de almacenamiento y medición decementación debe asegurarse de que: aditivos líquidos sirven para almacenar y medir los aditivos líquidos durante las operaciones de • los tanques estén limpios y no se contaminen cementación. con otros fluidos durante la preparación de los fluidos o el proceso de cementación. Inicialmente, estos sistemas se diseñaron para utilizarse en espacios confinados en equipos • haya suficientes tanques y los tanques de perforación costafuera; sin embargo, por su tengan la capacidad suficiente para eficiencia y economía, ahora son un elemento almacenar los distintos fluidos que se imprescindible para cualquier trabajo de necesitan. No olvide que también debe tener cementación en el que se utilicen aditivos líquidos. en cuenta el volumen muerto del tanque. • el fluido de los tanques pueda mezclarse y Existen diversos tipos de sistemas de aditivos circular de forma adecuada para garantizar líquidos (LAS): su homogeneidad. • Sistema de control manual: cuatro • no haya fugas en los tanques. tanques cerrados (1.000 galUS, 750 • el caudal de fluido desde los tanques a la galUS y dos de 300 galUS) almacenan los unidad de cementación sea el adecuado distintos aditivos líquidos. Cuatro bombas para poder alcanzar los caudales de de diafragma de accionamiento neumático bombeo y mezcla de diseño. envían los aditivos directamente a los tanques de almacenamiento por encima delEn algunos casos, los tanques para los fluidos tanque de desplazamiento de la unidad deutilizados durante el proceso de cementación cementación. A continuación, los aditivosson suministrados por Schlumberger. líquidos se vierten en la proporción adecuada y se dispersan en el agua de mezcla.En locaciones costafuera, se utilizan lostanques del equipo de perforación y, en algunos • Sistema de control automático: elcasos, la unidad de cementación se alimenta sistema incluye un método para controlardirectamente con agua salada. En este último de forma automática las cantidades decaso, es necesario asegurarse de que el agua aditivos. El sistema está equipado consalada se utilice en las pruebas de laboratorio cuatro bombas de desplazamiento positivo:y de que la toma de suministro de agua salada unos sensores magnéticos cuentan lasno se encuentre cerca del fondo del mar. Para carreras de la bomba. Esto se utiliza paraalgunos fluidos es necesario utilizar agua dulce medir de forma automática el volumeny diésel o petróleo; antes de realizar ningún exacto de los aditivos que se vierte en eltrabajo, compruebe con el representante de la tanque de desplazamiento.Empresa si el equipo de perforación dispone de • Sistema de aditivos líquidosestos fluidos en cantidad suficiente. computerizado: este sistema está formado por un módulo de control de medición, un caudalímetro Nota: electromagnético con válvulas de control, Asegúrese de limpiar todos los y un terminal remoto que permite medir los tanques al final del trabajo. volúmenes de aditivos programados que se vierten en el tanque de desplazamiento. JET 14 - Introducción a la Cementación | 17
  16. 16. 2.3 Cementación primaria: Procedimiento en una etapa Los trabajos de cementación primaria en una etapa incluyen la cementación de: tubo conductor, tubería de revestimiento de superficie, tubería de revestimiento intermedia, tubería de revestimiento de producción, liner y conexión de liner a superficie. 2.3.1 Cementación del tubo conductor El conductor suele ser la tubería de revestimiento, que también es la más corta (Figura 2-12). El conductor sirve para evitar que los fluidosFigura 2-11. Sistema de Aditivos Líquidos Computerizado de perforación contaminen las arenas poco profundas, así como para evitar los derrumbes,En el tanque de desplazamiento se utilizan que pueden producirse fácilmente cerca de lasmezcladores de aligeramiento (lightening superficies donde hay capas superficiales omixers) para ayudar a mezclar los aditivos y el lechos de grava no consolidados o sueltos.agua de mezcla. Nota: Tubo Conductor El tubo conductor es la tubería Asegúrese de limpiar todas las de revestimiento más ancha que se corre en un pozo. El diámetro oscila entre 30 y 16 pulgadas. bombas y tuberías con agua dulce La función principal del tubo al final del trabajo. conductor es: • Evitar los derrumbamientos debajo del equipo de perforación. • Proporcionar una elevación para el niple, para permitir que el flujo de retorno de lodo vuelva a los tanques del equipo de2.2.8 Cabezas de cementación perforación. Los tubos conductores se asientan en zonas poco profundas,En el Módulo JET 8 se describen con detalle con profundidades de entre 30 y 200 pies (normalmente a 100 pies).las cabezas de cementación: Cabezas deCementación y Aditamentos para Tubería de Figura 2-12. Tubo ConductorRevestimiento (sección ID# 4127832 de InTouch). El tubo conductor suele tener uno de estos tres2.2.9 Equipos auxiliares para cementación tamaños y profundidades:En los trabajos de cementación primaria • 30 a 20 pulgadas, soldadose utilizan distintos tipos de aditamentos y • 20 a 16 pulgadas, roscadoaccesorios para tuberías de revestimiento,entre los que se pueden incluir: zapatas guía, • 30 a 300 pies (<100 pies es lo más común)collares de flotación, collares de múltiples En muchos casos, el tubo conductor noetapas, centralizadores, canastas de necesita cementación y, en su lugar, se asientacementación y colgadores de liner. La utilidad y con la ayuda de un martinete. Normalmente, esel funcionamiento de estos equipos se describen el primer tramo de la tubería de revestimientoen el Módulo JET 8: Cabezas de Cementación y que se corre y suele estar ya colocado cuandoAditamentos para Tubería de Revestimiento. el equipo de perforación llega a la locación.18 | Cementación Primaria
  17. 17. Aunque sea necesario cementar el tubo Sistemas de Mezcla yconductor, no se suelen utilizar tapones Cementación a través de Tubería de Perforación Bombeo de Cementolimpiadores de cementación. Por lo general, lacementación se realiza mediante la inserción Lodo de Perforaciónde una tubería o tubería de perforación en eltubo conductor. Este sistema ayuda a evitar lacontaminación de la lechada de cementacióndentro de la tubería de revestimiento, reducede forma significativa los volúmenes dedesplazamiento, y permite detener la mezcla decemento cuando se detecta retorno en superficie.Si las formaciones situadas en la superficie ocerca de ella están muy poco consolidadas,pueden producirse grandes derrumbes; porello, es normal aplicar excesos de cementodel 100% al 200%. Para cementar este tipo detuberías de revestimiento se utilizan lechadas Figura 2-13. Cementación a Través de Tubería de Perforaciónde cementación aceleradas. Las tuberías derevestimiento de gran diámetro están sometidasa una fuerza de flotación ascendente enorme El cemento se mezcla y bombea a través de ladebida a la presión que actúa en la superficie tubería de perforación y pasa al anular hastade la cabeza de cementación. Si esta área es llegar a la superficie (si este es el objetivo).suficientemente grande, puede exceder el peso Cuando se observe que el retorno es cemento desumergido de la tubería de revestimiento y buena calidad (no contaminado), puede detenerseexpulsar la tubería fuera del agujero. la mezcla y procederse al desplazamiento del volumen de la tubería de perforación. Por otra parte, si antes de que el cemento llegue a la superficie2.3.1.1 Cementación a través de tuberías se observa una pérdida de circulación, la mezcla de perforación puede interrumpirse y desplazarse el cemento, con lo cual se evita el bombeo de grandesLa cementación de revestimientos grandes cantidades de cemento a las zonas de pérdida.(con diámetros superiores a 13-3/8 pulgadas)puede realizarse a través de una tubería deperforación. En la parte superior de la zapata 2.3.1.2 Cementación por encimaguía o zapata de flotación (Figura 2-13) se Si el objetivo es cementar hasta la superficieinstala un aditamento de conexión (stab-in). y no se consigue, bien sea por pérdidas oEsta zapata o collar actúa como receptáculo por bombeo de un volumen de cementodel aguijón (stinger) que se conecta a la insuficiente, será necesario llevar a cabo unaparte inferior de la tubería de perforación. “cementación por encima”, con el fin de que elLa guía se prepara con sellos o empaques cemento alcance la superficie.que actúan como un sello contra el diámetrointerno (ID) de la zapata o collar de conexión. Para esta operación se utiliza un tubo de diámetroHecho esto, el cemento puede bombearse externo pequeño (tubería macarrón) (Figura 2-14).y desplazarse a través de la tubería de En el anular se pueden introducir de dos a cuatroperforación hasta el anular. de estas tuberías; de este modo, la lechada de cementación se puede bombear y llenar el espacio JET 14 - Introducción a la Cementación | 19
  18. 18. anular. Los trabajos de cementación por encima se El diámetro externo de estas tuberías suelerealizan en profundidades que suelen oscilar entre oscilar entre 9-5/8 pulgadas y 20 pulgadas paralos 250 y 300 pies. profundidades de entre 100 y 5.000 pies. La tubería de revestimiento de superficie tiene tres objetivos primordiales: • llevar el cemento hasta la superficie Tubería de Revestimiento • cementar la zapata y la zona circundante para desarrollar resistencia a la compresión rápidamente y minimizar así el tiempo de perforación Tubería Macarrón insertada • crear un recorrido de zapata eficaz que permita llevar a cabo la prueba de integridad de presión/límite sin necesidad de realizar trabajos de cementación de reparaciónFigura 2-14. Tuberías Macarrón (cementaciones forzadas de la zapata) Para compensar la dificultad que implica2.3.2 Cementación de tuberías de determinar el diámetro exacto del agujero abierto, se utilizan excesos de lechada de entre revestimiento de superficie el 50% y el 100%.El segundo revestimiento –que también actúacomo aislamiento para las formaciones no La cementación a través de tubería de perforaciónconsolidadas o zonas de agua presentes a es la técnica más utilizada. El tiempo de perforaciónpoca profundidad (Figura 2-15) se denomina se reduce (los trabajos pueden realizarse conrevestimiento de superficie. En algunos mayor rapidez), se ahorra cemento (el cementopaíses, la legislación impone ciertos requisitos se mezcla y bombea hasta que aparece en lamínimos sobre las propiedades de la tubería de superficie) y se consiguen trabajos de mejor calidadrevestimiento y del cemento fraguado. (menos riesgo de canalización y contaminación). El tipo de lechada que se suele emplear es la lechada inicial y la lechada de cola. Las Tubería de Revestimiento de Superficie formulaciones de estas lechadas presentan las La tubería de revestimiento de superficie se corre con el siguientes características: fin de evitar que los fluidos de perforación contaminen las formaciones de agua dulce. Este tipo de revestimiento sirve • La lechada inicial es una lechada extendida de para aislar zonas situadas cerca de la superficie no consolidadas baja densidad y con alto rendimiento. Ayuda a o donde se producen pérdidas de circulación, y actúa como soporte de las siguientes reducir el costo y las posibilidades de pérdida. tuberías de revestimiento. Además, el revestimiento de • La lechada de cola es una lechada con superficie ayuda a controlar la presión primaria al soportar el preventor de reventones (BOP). cemento puro con un acelerador que contribuye a reducir el tiempo de espera para el fraguado del cemento (WOC) y que sirve como soporte de la tubería de revestimiento en la zapata.Figura 2-15. Tubería de Revestimiento de Superficie20 | Cementación Primaria
  19. 19. 2.3.3 Cementación de tubería de Si el tramo que hay que cementar es muy largo y hay formaciones con una presión de revestimiento intermedia fractura baja, la tubería de revestimiento puedeA veces, conforme va a aumentando la cementarse en dos etapas (que se cubren en laprofundidad de perforación, para mantener siguiente sección de este documento).la integridad del pozo es necesario utilizaruna tubería de revestimiento intermedia Los tipos de lechada de cementación utilizados(Figura 2-16). Las tuberías de revestimiento dependen de las necesidades del cliente y deintermedias se utilizan para separar el pozo en las condiciones del agujero en esta sección delsecciones explotables, aislar zonas de pérdida pozo. Las más utilizadas son la lechada inicialde circulación, secciones salinas, zonas de extendida y la lechada de cola con cemento puro.sobrepresión, secciones con lutitas y otrascondiciones en el fondo o la superficie del pozo • Las lechadas iniciales llevan un agenteque puedan dificultar o hacer que sea peligroso extensor y/o un aditivo ligero y, muchascontinuar la perforación. veces, también un retardador y un aditivo para la pérdida de fluido. • Las lechadas de cola pueden estar diseñadas Tubería de Revestimiento con un retardador y, muchas veces, también Intermedia con un dispersante y un aditivo para la La tubería de revestimiento intermedia se utiliza para separar el pozo en las siguientes pérdida de fluido. En alguno casos, cuando secciones explotables: el cemento se va a utilizar para controlar • Zonas salinas • Zonas con sobrepresión ciertas zonas problemáticas (por ejemplo, • Zonas con pérdidas de zonas salinas y zonas de migración de gas) se circulación aisladas utilizan aditivos especiales. • Otras condiciones en el fondo o la superficie que pueden dificultar o hacer peligroso 2.3.4 Cementación de tubería de proseguir la perforación revestimiento de producción La colocación y cementación de la tubería de revestimiento de producción (Figura 2-17)Figura 2-16. Tubería de Revestimiento Intermedia es uno de los pasos más importantes en la perforación de un pozo. Además de actuarEl tamaño y la longitud de las tuberías de como elemento de sustentación del agujero,revestimiento intermedias varían mucho de un esta tubería cumple otras misiones:operador a otro y de un campo a otro, e inclusodentro de un mismo campo. Los tamaños más • aislar la zona productiva de otras formacionesutilizados son: 13-3/8 pulgadas, 10-3/4 pulgadas y de los fluidos presentes en ellasy 9-5/8 pulgadas. La longitud puede oscilar entre • actuar como cubierta de protección de los1.000 pies y 15.000 pies (305 m a 4.570 m). equipos de terminación, tales como:Las tuberías de revestimiento intermedias - equipo de bombeo artificial subterráneopueden cementarse hasta la superficie o hasta - equipo de terminación en zonas múltiplesla zapata de la tubería de revestimiento anterior,en función de las necesidades del cliente, la - mallas de control de arenapresión de fractura de la formación, etc. • recubrir tuberías de revestimiento intermedias dañadas o desgastadas JET 14 - Introducción a la Cementación | 21
  20. 20. • Las lechadas de cola pueden llevar un retardador y, muchas veces, también un Tubería de Revestimiento de Producción dispersante y un aditivo para la pérdida de La tubería de revestimiento de fluido. producción se corre a través de la tubería intermedia y se cementa en la zona o zonas de producción. Cuando el cemento se va a utilizar para La razones principales para correr y cementar una tubería de controlar ciertas zonas problemáticas (por revestimiento de producción son las siguientes: ejemplo, zonas salinas y zonas de migración de • Aislar las zonas de producción, y los fluidos que contienen, de gas) se utilizan aditivos especiales. otras zonas • Actuar como cubierta de protección de los equipos de producción subterráneos El diseño de los trabajos de cementación es (terminaciones) esencial para que los trabajos sean efectivos. • Recubrir las tuberías de revestimiento intermedias dañadas o desgastadas Se debe prestar una especial atención al diseño de las lechadas de cementación y a la colocación del cemento. 2.3.5 Cementación de liner Los liner son tuberías de cementación que no llegan hasta la superficie sino que son colgadas del interior de la tubería anterior (Figura 2-18).Figura 2-17. Tubería de Revestimiento de Producción La superposición depende del objetivo del liner y puede oscilar entre 50 y 500 pies.La longitud y tamaño de la tubería derevestimiento de producción varía mucho, Sistemas de Mezcla ypero las más usuales son: 4-1/2 pulgadas, 5 Liner Bombeo de Cementopulgadas, 7 pulgadas y 9-5/8 pulgadas. Lodo de PerforaciónLas tuberías de revestimiento de producciónpueden introducirse como una sarta completadesde el fondo del pozo (profundidad total)hasta la superficie o desde el fondo del pozo(profundidad total) hasta 100 o 200 pies dentrode la tubería de revestimiento anterior. Esteúltimo tipo de tubería recibe el nombre de liner.Los tipos de lechada de cementación utilizadosdependen de las necesidades del cliente y delas condiciones del agujero en esta seccióndel pozo. Se suele utilizar una sola lechadade cementación o lechada inicial extendida ylechada de cola pura: Figura 2-18. Liner • Las lechadas iniciales llevan un agente El uso de liner (como tuberías de revestimiento extensor y/o un aditivo ligero y, muchas de producción) permite utilizar menos tubería veces, también un retardador y un aditivo de revestimiento y, por tanto, reducir el costo para la pérdida de fluido. del pozo. Las tolerancias anulares suelen22 | Cementación Primaria
  21. 21. ser pequeñas; debido a esto, en los trabajos 2.3.6 Cementación de conexiones de linerde cementación puede ser necesario utilizar a superficiefluidos y técnicas de colocación especialespara reducir el riesgo de sufrir pérdidas. Las conexiones de liner a superficie (complementos de liner) (Figura 2-19) salenLas lechadas utilizadas en la cementación desde superiores tope de un liner ya existente yde los liner están diseñadas para presentar ascienden hasta un punto determinado o hastaunas propiedades de fluidez y de fraguado la superficie. Se utilizan para reparar tuberíasque garanticen una buena sustentación y de revestimiento dañadas, desgastadas oaislamiento. Si el volumen lo permite, la corroídas y para reforzar la protección contra lalechada se mezclará por baches. presión y la corrosión.Los liner pueden ser liner de producción,liner de perforación o conexiones de liner asuperficie (“tie-back”).El liner de producción corre desde la últimatubería de revestimiento hasta el fondo del pozo(profundidad total) y sustituye a la tubería derevestimiento de producción. Este liner está encontacto directo con los tramos de producción,de modo que la cementación en este punto escrítica.Los liner de perforación se utilizan enlas operaciones de perforación para poderaumentar la profundidad del pozo; su funciónes aislar las zonas de pérdida de circulación yotras zonas problemáticas. Figura 2-19. Cementación de Conexiones de Liner a SuperficieUna conexión de liner a superficie asciendedesde el tope de un liner ya existente hasta unpunto superior en el interior de otra tubería de Para instalar una conexión de liner a superficie,revestimiento. Se utiliza para reparar tuberías el liner original debe tener instalado un conector.de revestimiento dañadas, desgastadas o Normalmente, se trata de un receptáculo decorroídas situadas sobre otro liner ya existente. diámetro interno pulido que va unido a la parte superior del colgador del liner. En el extremoPara correr y colgar el liner dentro de una de la conexión de liner a superficie se colocatubería de revestimiento es necesario utilizar un aguijón (stinger) con sellos o un niple deequipos especiales. Schlumberger no sello. En algunos casos, también se utiliza unsuministra este tipo de equipos (entre los que empacador y cuñas de anclaje.se incluye la cabeza de cementación del liner).La cuadrilla de cementación debe coordinar los A veces, se puede hacer la cementación atrabajos de cementación junto con el cliente y través de la conexión de liner a superficie,el proveedor de equipos para liner. en el anular entre el tie-back y el tubería de revestimiento anterior. JET 14 - Introducción a la Cementación | 23
  22. 22. 2.4 Cementación primaria: Con la introducción y aplicación de la familia LiteCRETE* de sistemas de cemento, se haProcedimientos con múltiples etapas reducido en los últimos tiempos, el uso de cementaciones con múltiples etapas. La bajaLos trabajos de cementación con múltiples densidad y las mejores propiedades mecánicasetapas se utilizan para separar y aislar zonas. de estos sistemas permiten cementar las sartasEn primer lugar, la lechada de cementación se de revestimiento sin necesidad de utilizarasienta alrededor de la sección inferior de una collares de etapa.sarta de revestimiento con el cemento colocadohasta una profundidad determinada. A Para realizar una cementación en dos etapascontinuación, a través de los puertos del collar se siguen estos pasos:o collares de etapa colocados en la sarta derevestimiento, se cementan de forma sucesivalas etapas superiores. Un collar de etapa PASO 01 Circulación y acondicionamientoes básicamente una junta de revestimiento del lodo.con puertos que se abren y cierran o sellanmediante camisas de accionamiento a presión. PASO 02 Pruebas de presión de las líneas.La cementación de etapas múltiples se utilizacon los siguientes fines: PASO 03 Bombeo del lavador y/o espaciador. • reducir la presión hidrostática en las PASO 04 Bombeo de la lechada de formaciones que no pueden soportar cementación inicial y/o de cola (cementación de la presión hidrostática ejercida por una la primera etapa). columna larga de cemento • aislar dos zonas con problemas en una PASO 05 Lanzamiento del tapón de la misma sección del agujero del pozo, por primera etapa. ejemplo, una zona de alta presión y una zona con una presión de fractura baja PASO 06 Desplazamiento de la lechada de cementación de la primera etapa hasta la • ahorrar cemento en aquellos pozos en los zapata (profundidad total). que sólo es necesario cementar la parte inferior y una porción superior de la tubería de revestimiento PASO 07 Bombeo del tapón de la primera etapa para verific*ar que ha llegado al collar deLas tres técnicas de cementación de múltiples flotación.etapas más utilizadas son: • cementación regular en dos etapas; la PASO 08 Purga y comprobación de los cementación de cada una de las etapas es retornos. una operación independiente y distinta • cementación continua en dos etapas; PASO 09 Lanzamiento de la bomba de apertura del collar de etapa (hasta que caiga ambas etapas se cementan en una sola en el collar de etapa). operación continua • cementación en tres etapas; la cementación de cada una de las etapas es una operación independiente y distinta. * Marca de Schlumberger24 | Cementación Primaria
  23. 23. PASO 10 Presurización de la bombade apertura instalada en el collar de etapa;apertura de los puertos en el collar de etapa.PASO 11 Circulación a través de lospuertos del collar de etapa.PASO 12 Bombeo del lavador o espaciadorantes de la inyección de la lechada decementación de la segunda etapa.PASO 13 Bombeo de la lechada decementación inicial y/o de cola (cementación dela segunda etapa).PASO 14 Lanzamiento del tapón de cierre.PASO 15 Desplazamiento del tapón decierre hasta el collar de etapa.PASO 16 Presurización del tapón de cierrepara cerrar los puertos del collar de etapa.PASO 17 Liberación y comprobación de losretornos. JET 14 - Introducción a la Cementación | 25
  24. 24. Esta página se ha dejado a propósito en blanco26 | Cementación Primaria
  25. 25. 3.0 Propiedades de CementaciónLos cementos Portland están diseñados para La propiedades de la lechada y del cementoutilizarse en la cementación de pozos, en muy fraguado se diseñan y evalúan en undiversas condiciones: distintas temperaturas y laboratorio, donde se simulan las distintaspresiones, y formaciones y fluidos con distintas condiciones en las que van a emplearse. Lospropiedades. Para poder utilizar las lechadas procedimientos de prueba en laboratorio seen estas distintas condiciones, se emplean rigen por las normas incluidas en API RP 10B:numerosos aditivos de cemento, diseñados en Procedimiento Recomendado para la Pruebacondiciones simuladas. de Cementos para Pozos (Recommended Practice for Testing Well Cements). Reporte de Prueba de Cemento en Laboratorio – Lechada de Cola 9 5/8" GB Datos del pozo Firmas Nº fluido : NLA 27805002 Cliente :X Locación / Equipo de perforación : XZ Fecha : 18-03-2006 Nombre del pozo : 995 #2 Campo : XY Tipo de trabajo Lechada de cola de 9 5/8" Profundidad 6500,0 pies TVD 6500,0 pies BHST 145 ºF BHCT 110 ºF BHP 3850 psi Temperatura inicial 80 ºF Tiempo hasta temp. 00:35 hr:mn Velocidad de calentamiento (ºF/min) Presión inicial 475 psi Tiempo hasta presión 00:35 hr:mn Programa CemCADE Composición Densidad 16,40 lpg Rendimiento 1,07 pies cúbicos/sk Fluido de mezcla 4,418 galones/sk Porosidad 55,3 % Fracción sólida 44,7 % Tipo de lechada Convencional Código Concentración Componente Número de lote H Mezcla Muestra campo Agua dulce 3,368 gals/sk Fluido base D047 0,020 gals/sk ANTIESPUMANTE D500 1,000 gals/sk GASBLOK LT D177 0,010 gals/sk RETARDADOR 1008933 D080 0,020 gals/sk DISPERSANTE Reología (lecturas promedio) (rpm) (deg) (deg) 300 93,0 125,0 200 66,0 98,0 100 36,0 70,0 60 24,0 58,0 30 14,0 46,0 6 6,0 32,0 3 5,0 28,0 Temperatura 80 ºF 110 ºF Pv: 88,947 cP Pv: 86,386 cP Ty: 5,50 lbf/100 pies2 Ty: 39,76 lbf/100 pies2 Tiempo de espesamiento Consistencia Tiempo 3 0 Bc 04: 51 h r:mn 7 0 Bc 05: 35 h r:mn 1 00 B c 0 5:3 9 hr: mn Fluido libre 0,0 mL/250 mL En 2 hrs A 110 ºF y 0º incl. Sedimentación Ninguna Resistencia a compresión UCA – Resultados registrados Tiempo CS 12:00 hr:mn 1502 psi 12:00 hr:mn 2522 psi Pérdida de fluido Pérdida de fluido API 20 mL 10 mL en 30 min a 110 ºF y 1000 psi Comentarios Lechada con 0,02 gals/sk de D177 demoró 6:19 para llegar a 70 Bc.Figura 3-1. Reporte de Prueba de Cemento en Laboratorio JET 14 - Introducción a la Cementación | 27
  26. 26. Antes de llevar a cabo una cementación, La prueba del tiempo de espesamiento finalizael laboratorio suministrará al supervisor de cuando la lechada de cementación alcanza unacampo un reporte como el que se muestra en consistencia de 100 Bc. No obstante, 70 Bcla Figura 3-1. A partir de este documento, el se considera el valor máximo de consistenciasupervisor de cementación sabe qué aditivos bombeable.se necesitan, las concentraciones de loscomponentes y las propiedades de la lechadade cementación. 3.4 Agua de mezclaEl reporte de laboratorio contiene las El agua de mezcla es la cantidad de agua,características de la lechada que se va expresada en galones por saco de mezclaa bombear al pozo. Estas características de cemento seco, antes de la adición de losincluyen: densidad, rendimiento, tiempo de aditivos líquidos. Normalmente se expresa enespesamiento, agua de mezcla, fluido de galones por saco y puede ser tanto agua dulcemezcla, resistencia a la compresión, pérdida de como agua salada.fluido y agua libre. 3.5 Fluido de mezcla3.1 Densidad El fluido de mezcla es la cantidad total deLa densidad es el peso por unidad de volumen aditivos líquidos más el agua de mezcla,y suele expresarse en lbm/galUS o kg/m3. expresada en galones por saco de cemento seco. Normalmente se expresa en galonesLas lechadas utilizadas en la cementación de por saco.pozos de petróleo y gas tienen una densidadentre 11,5 lbm/galUS y 19,0 lbm/galUS [1.380kg/m3 y 2.280 kg/m3]. 3.6 Reología La reología define las propiedades de flujo de la lechada. Estas características se controlan3.2 Rendimiento con el fin de facilitar la mezcla y bombeabilidadEs el volumen de lechada obtenido al mezclar y obtener las características deseadas delun saco de cemento con la cantidad deseada caudal del fluido. Las propiedades del fluidode agua y otros aditivos. Se suele expresar en que definen la reología son:m3/kg o pies cúbicos/saco. • viscosidad plástica (PV) expresada en cP (centipoise): pendiente de la línea de esfuerzo de corte/velocidad de corte por3.3 Tiempo de espesamiento encima del punto de cedenciaLas pruebas del tiempo de espesamiento sirven • punto de cedencia (Ty) expresado en libraspara calcular el tiempo que una lechada está en de fuerza/100 pies cuadrados: mide laestado líquido en las condiciones de presión y resistencia del fluido a fluir.temperatura simuladas del pozo. Estas condicionesse simulan mediante un consistómetro presurizado, Cuantos más sólidos contenga una lechada,que mide la consistencia de la lechada de prueba mayor será la viscosidad plástica. Cuanto mejorcontenida en una copa rotativa. Los resultados de sea la dispersión entre las partículas hidratadasla prueba se expresan en unidades Bearden de de cemento, menor será el punto de cedencia.consistencia (Bc).28 | Propiedades de Cementación
  27. 27. 3.7 Resistencia a la compresiónLa resistencia a la compresión del cementofraguado indica la capacidad del cemento parano fallar en compresión. El cemento debe serlo suficientemente resistente para sostener latubería de revestimiento en el agujero, soportarlos choques generados por las operacionesde perforación y disparo, y resistir una presiónhidráulica alta sin fracturarse. La pruebade resistencia a la compresión sirve paradeterminar la resistencia del cemento fraguadoen las condiciones del pozo. Esta propiedad seexpresa en libras por pulgada cuadrada (psi).3.8 Control de pérdida de fluidoLas pruebas de pérdida de fluido sirvenpara medir la deshidratación que sufre lalechada durante los trabajos de cementacióne inmediatamente después de terminarlos.La prueba consiste en someter la lechadaa las condiciones simuladas del pozo en unconsistómetro. Luego, la lechada se colocaen una prensa-filtro caliente. Si la lechadase deshidrata por completo en menos de 30minutos, se anota el tiempo de deshidratacióny, mediante un factor de conversión, sedetermina el valor de la pérdida de fluido. Losresultados se expresan en mL de fluido para30 minutos.3.9 Agua libreLas pruebas de agua libre sirven para medir latendencia del agua a separase de la lechadade cementación. Esta tendencia se mide enmL/250 mL. En primer lugar, se prepara unalechada de cementación, se la somete a lascondiciones del pozo y se la deja reposar enuna probeta (vertical o con una inclinación de45°) durante dos horas: pasado este tiempo, semide en el cilindro la cantidad de agua libre quehay en la superficie de la lechada. JET 14 - Introducción a la Cementación | 29
  28. 28. Esta página se ha dejado a propósito en blanco30 | Propiedades de Cementación

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