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Cementacion de pozos petroleros

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by

Aleckzii Ortiz

on 21 February 2013

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Transcript of Cementacion de pozos petroleros

Clasificación de los cementos
según su grado API: Los cementos tienen ciertas características físicas y químicas y en base al uso que se les puede dar en cuanto a rango de profundidad, presiones y temperaturas a soportar, etc.

La API define 9 diferentes clases de cemento dependiendo de la proporción de los cuatro componentes químicos fundamentales
(C3, C2S, C3A, C4AF; siendo C=calcio, S=silicato, A=aluminato, y F=floruro) Cemento. Se denomina cemento a un conglomerante hidráulico que, mezclado conagregados pétreos (grava, arena, etc.) y agua, crea una mezcla uniforme,maleable y plástica que fragua y se endurece al reaccionar con el agua,adquiriendo consistencia pétrea, formando el llamado hormigón o concreto. Introducción. el proceso de cementación es de vital importancia para el pozo, dado que una deficiente operación de cementación traería drásticas consecuencias; este trabajo esta diseñado para cumplir estos objetivos proporcionando los conceptos básicos y conocer todo lo concerniente a lo que es la cementación. Lechadas de cemento. En las cementaciones primarias las lechadas deben poseer una viscosidad que ofrezcan un desplazamiento eficiente del lodo, y permitan una buena adherencia del cemento con la formación y el revestimiento.
Para lograr esto, las lechadas son mezcladas con una cantidad específica de agua que impida una separación de agua libre. El tamaño de la partícula, el área superficial, y los aditivos, todo influye en la cantidad de agua requerida en el mezclado para lograr una viscosidad particular de lechada. Equipo de cementación. PRUEBA DE CEMENTO Cementación de pozos petroleros. Tipos de Semento. Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por suspropiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos,pero se pueden establecer dos tipos básicos de cementos: De origen arcilloso:obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza enproporción 1 a 4 aproximadamente.De origen puzolánico:la puzolana del cemento puede ser de origenorgánico o volcánico. usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando no se requieren propiedades especiales. La relación agua/cemento recomendada es 5.2 gal/sxs. Clase A: usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’,cuando hay condiciones moderadas a altas resistencia al sulfato. La relación agua/cemento recomendada es 5.2 gal/sxs Clase B usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’,cuando se requieren condiciones de alto esfuerzo. La relación agua/cemento recomendada es 6.3 gal/sxs Clase C
usado generalmente para pozos desde 6000’ hasta 10000’, para condiciones moderadas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs. Clase D. usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 14000’, para condiciones altas de presión y temperatura. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs. usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 16000’, para condiciones extremas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs. usado generalmente para pozos desde superficie hasta 8000’ o puedan ser usados con aceleradores o retardadores para cubrir una ampliavariedad de rangos de presión y temperatura. La relación agua/cemento recomendada es 5,0 gal/sxs. El cemento más comúnmente usado es el G Clase G y H. Clase F: Clase E. 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 dela sarta de revestimiento y colocarlo en el espacio anular entre el hoyo y el diámetro externo del revestidor. La cementación tiene una gran importancia en la vida del pozo, ya que los trabajos de una buena completación dependen directamente de una buena cementación Cementación de pozos. Entre los propósitos principales de la cementación se pueden mencionarlos siguientes:
Proteger y asegurar la tubería de revestimiento en el hoyo.Aislar zonas de diferentes fluidos.Aislar zonas de agua superficial y evitar la contaminación de las mismas por el fluido de perforación o por los fluidos del pozo.Evitar o resolver problemas de pérdida de circulación y pega detuberías.Reparar pozos por problemas de canalización de fluidos.Reparar fugas en el revestidor.Proteger el hoyo de un colapso Objetivos de la cementación. La planificación para un trabajo de cemento consiste en evaluar cierta cantidad de características, incluyendo:
Evaluación de condiciones de hoyo abierto (limpieza de hoyo,tamaño, desgastes en el hoyo, temperatura).Propiedades del lodoDiseño de LechadaPosicionamiento de la lechadaEquipo adicional (equipo de flotación, centralizadores, ECP's) Planificación de una Cementación. Diseño de Sementación. El programa de cementación debe diseñarse para obtener una buena cementación primaria. El trabajo debe aislar y prevenir la comunicación entre las formaciones cementadas y entre el hoyo abierto y las formaciones someras detrás del revestidor. Debe considerarse el no fracturar alrededor de la zapata del conductor o de la sarta de superficie durante las subsiguientes operaciones de perforación o cuando se corren las otras sartas de revestimientos. Problemas comunes que afectan todos los trabajos de cemento incluyen:

Condición pobre del hoyo: patas de perro, estabilidad del hoyo desnudo, desgastes, llenado del hoyo, cama de recortes, etc.
Condición pobre del lodo: altas resistencias de gel, alta pérdida de circulación o filtración, revoque grueso, alto contenido de sólidos,pérdida de material de circulación, incompatibilidad de lodo/cemento.
Centralización pobre: el cemento no se coloca uniformemente alrededor de la tubería de revestimiento, dejando lodo en el sitio.
Pérdida de circulación.
Presión anormal.
Presión subnormal.
Presión Alta. Problemas comunes de una cementación. Tipos de cementación. Se realiza al cementar los revestidores del pozo (conductor, superficial,intermedio, producción, etc.) durante la perforación.

Entre los objetivos principales de esta cementación se pueden mencionar los siguientes:

Adherir y fijar la sarta de revestimiento.
Restringir el movimiento de fluidos entre las formaciones productoras y el confinamiento de los estratos acuíferos.
Proteger la sarta contra la corrosión.
Reforzar la sarta contra el aplastamiento debido a fuerzasexternas y reforzar la resistencia de la sarta a presiones deestallido.
Proteger la sarta durante los trabajos de cañoneo(completación).
Sellar la pérdida de circulación en zonas "ladronas". Es el proceso de forzamiento de la lechada de cemento en el pozo, que se realiza principalmente en reparaciones o en tareas de terminación de pozos.

Los propósitos principales de esta cementación son:Reparar trabajos de cementación primaria deficientes.Reducir altas producciones de agua y/o gas.Reparar filtraciones causadas por fallas del revestidor.Abandonar zonas no productoras o agotadas.Sellar zonas de pérdidas de circulación.Proteger la migración de fluido hacia zonas productoras Cementación Primaria. Cementación Secundaria. Es el tipo más común de cementación secundaria. El proceso comprende la aplicación de presión hidráulica para forzar cemento en un orificio abierto a través de perforaciones en el revestidor, para corregir ciertas anomalías. La cementación forzada puede hacerse: con empacadura y/o con retenedor. Cuando se diseña una cementación forzada se debe considerar:Tipo de cemento.Tiempo total de bombeo requerido.Tiempo para alcanzar las condiciones del pozo.Control de filtrado.Resistencia del cemento.
Desplazamientos y cálculos básicos en condiciones delpozo Cementación Forzada. Operación que consiste en colocar una columna de cemento en un hoyo abierto o revestido, con cualquiera de los siguientes objetivos:
Aislar una zona productora agotada.
Pérdida de control de circulación.
Perforación direccional.
Abandono de pozo seco o agotado.

Pruebas de Tapones de Cemento:
el método más común para probar la calidad de la resistencia de un tapón de cemento es bajar una mecha, tubería de perforación o con presión. El tiempo de fraguado después de la colocación de un tapón varía de 8 a 72horas, dependiendo del uso de aceleradores o el tipo de pozo. Tapones de Cemento. Algunos de esos parámetros necesarios para el diseño son:
Tiempo de cementación: 1.5 veces mayor a la duración de las maniobras.
Tiempo de espesamiento.
Tiempo mezclando y bombeando: Dependen del tiempo de bombeabilidad, del tipo de trabajo, condiciones de pozo y el volumen de cemento que se desea bombear.
Tiempo soltando los tapones.
Tiempo de desplazamiento. Diseño de lechada de cemento. Los aditivos tienen como función adaptar los diferentes cementos petroleros a las condiciones específicas de trabajo. Pueden ser requeridos para:
Variar la densidad de la lechada
Cambiar la fuerza de compresión
Acelerar o retardar el tiempo de asentamiento
Controlar la filtración y la pérdida de fluido
Reducir la viscosidad de la lechada.

Las cantidades de aditivos secos normalmente son expresados en términos de porcentaje por peso de cemento (% BWOC).
Los aditivos líquidos normalmente son expresados en términos de volumen por peso de cemento (gal/sx) Aditivos. se usan en pozos donde la profundidad y la temperatura son bajas. Para obtener tiempos de espesamiento cortos y buena resistencia a la compresión en corto tiempo utilizados en secciones profundas donde las altas temperaturas promueven un asentamiento más rápido. Hacen que el tiempo de fraguado y el desarrollo de resistencia la compresión del cemento sea más lentos. se añaden para reducir la densidad del cemento o para reducir la cantidad de cemento por unidad de volumen del material fraguado, con el fin de reducir la presión hidrostática (con el fin de evitar una fractura) y aumentar el rendimiento (pie3/saco) de las lechadas. También reducen la fuerza de compresión e incrementan el tiempo de fraguado aditivos que controlan la pérdida de la fase acuosa del sistema cementante frente a una formación permeable. Previenen la deshidratación prematura de la lechada. Controladores de Filtrado: Aceleradores: Retardadores: Extendedores: ZAPATA DE REVESTIMIENTO Su principal función es correr el fondo de la tubería de revestimiento. Tiene un perfil redondeado para asistir la corrida del agujero CUELLO FLOTADOR Usualmente localizado a 2 o 3 juntas antes de la zapata y actúa como un alto para los tapones de cemento. El cuello flotador asegura que habrá cemento sellando las últimas juntas de la tubería de revestimiento cuando cese el bombeo.
El cuello flotador también contiene una válvula de bola, la cual previene que el cemento que se encuentra en el espacio anular fluya de regreso a la tubería de revestimiento. CENTRALIZADORES Sirven para centralizar la tubería de revestimiento en el hueco. Puede ser de tipo fleje con bisagra de sólidos de tipo espiral o rígido.
Ventajas de la tubería centralizada:
*Mejora la eficiencia del desplazamiento.
*Reduce el riesgo diferencial de atrapamiento.
*Previene problemas clave de asentamiento.
*Reduce el arrastre en pozos direccionales

El espaciado y cantidad de centralizadores depende del ángulo del agujero, de la tubería de revestimiento y del lodo. RASPADORES Cepillos de acero que pueden ser amordazados a la tubería de revestimiento y asegurados con collares de parada. Utilizado para remover físicamente el revoque, el lodo gelificado y escombros. CABEZALES DE CEMENTACIÓN El cabezal de cemento conecta a la línea de descargue de la unidad de cemento hacia la parte superior de la tubería de revestimiento. TAPONES DE CEMENTO Son utilizados para separar la lechada de cementación del espaciador o lodo para prevenir la contaminación.
Los tapones son normalmente fabricados de goma. El tapón de fondo tiene un delgado diafragma en su centro. El diafragma se ruptura cuando una presión diferencial es alcanzada. ESPACIADORES Propósitos de los espaciadores:
*Separar físicamente el lodo del cemento
*Remover lodo
*Reducir las presiones de bombeo.
Características del espaciador:
*Se prefiere un régimen de flujo turbulento
*Bajo condiciones de flujo laminar, la densidad y presión de fricción del espaciador debería ser mayor que la del fluido desplazado. API. Una muestra mezclada fresca, que incluya cemento, aguade mezcla y químicos del equipo de perforación, será entonces probada en el laboratorio antes de que el trabajo si se realice para asegurar que no existan problemas de contaminación.
Las pruebas tienen una duración de 24 horas. TIEMPO DE FRAGUADO Esto es medido utilizando un probador de fraguado de presión alta temperatura (consistómetro). DENSIDAD DE LA LECHADA Esto es medido típicamente utilizando un balance presurizado. PÉRDIDA DE AGUA O FILTRADO La prueba de pérdida de fluido mide el generado en un lapso de 30minutos a través de un filtro de prensa revestido con una malla medida de325. Sin aditivos, todas las lechadas de cementación puras, tienen una pérdida de fluido en exceso de 1000 mls PROBLEMAS MAS FRECUENTES Y COMO PREVENIRLOS 1. Falta de agua. De antemano deberá almacenarse agua suficiente para la operación.

2. Falla de la unidad cementadora. probar la misma antes de iniciar la operación, y si falla, no iniciar a cementar hasta que llegue otra en condiciones.

3. Pérdida total de circulación. es recomendable bajar el gasto de bombeo para reducir la presión.

4. Fuga en la cabeza de cementación: reemplazarla por otra de inmediato. 5.Falla en la unidad almacenadora de cemento: tratar de corregir la línea y tener otra línea alterna de aire del equipo.

6.Al desplazar la lechada, que el exceso de cemento caiga en la presa de asentamiento: dejar en la descarga de la línea de flote, a un elemento de la cuadrilla para estar pendiente, y cuando salga el cemento, que se descargue en el contenedor de recortes •PROBLEMAS MAS FRECUENTES Y COMO PREVENIRLOS PROBLEMAS MAS FRECUENTES Y COMO PREVENIRLOS 7.Al desplazar la lechada, fallen las bombas del equipo: terminar de desplazar con la unidad de alta.
8.Fuga en las uniones del stand pipe: cambiar los empaques de las uniones.
9.Descontrol del pozo: efectuar procedimiento de cierre de preventores.
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