I

II

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

ESCUELA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS

“CEMENTACIÓN DE UN CASING DE PRODUCCIÓN DEL POZO

SHUSHUFINDI – DM 29 A DOBLE ETAPA”

Tesis de Grado, previa la obtención del título de Tecnólogo de Petróleos.

AUTORA:

DAYANA MACÍAS ARÁUZ

DIRECTOR:

ING. MARCO CORRALES PALMA

QUITO, 29 DE JUNIO DE 2007

III

El contenido del presente trabajo se responsabiliza la autora

Dayana Macías Aráuz.

IV

CERTIFICACIÓN.

Certifico que bajo mi dirección el presente trabajo fue realizado en su totalidad por la

señorita Dayana Macías Aráuz.

Ing. Marco Corrales Palma.

V

VI

AGRADECIMIENTO

Al Divino Niño Jesús, porque él me dio la confianza y el apoyo espiritual que

necesitaba cada momento de mi vida.

A mi mamá, un millón de gracias por ser la persona más importante en mi vida porque

gracias a tí pude cumplir mi sueño y sé también que gracias a tí voy a llegar muy lejos.

Dios siempre te bendiga, gracias por ser la mejor de las mujeres.

A la Universidad Tecnológica Equinoccial, a su Rector, al Decano y Sub-Decano de la

Facultad, a los profesores que trabajan en tan respetable institución, ya que con la

formación impartida han logrado cumplir una parte de mi meta, gracias por las

enseñanzas, por los triunfos y las derrotas.

Al Ing. Marco Corrales mi director de Tesis, por ser más que un profesor, por ser un

amigo, un apoyo, una palabra de aliento, y por su ayuda en la culminación de este

proyecto, gracias Ingeniero¡¡.

VII

DEDICATORIA

A mis padres por su amor y apoyo incondicional, por ayudarme a salir adelante, en

especial a mi mami porque siempre estuvo allí mostrándome que nada es difícil y que

todo se puede realizar con tiempo y dedicación; por sus valores y principios inculcados,

por su inmenso amor.

A mis hermanos Junior y Gustavo Adolfo, en especial a tí Adolfito por ser mi

inspiración y la bendición en nuestra familia.

A Mario por cuidar de mí y enseñarme que nunca es tarde para luchar y salir adelante,

por ser tan paciente, sincero… por brindarme tu espacio, tu tiempo, tu vida…

VIII

ÍNDICE.

RESPONSABLE DE TESIS…………………………………………………. III

CERTIFICACIÓN………………………………………………………….... IV

CARTA DE LA EMPRESA…………………………………………………. V

AGRADECIMIENTO………………………………………………………... VI

DEDICATORIA……………………………………………………………… VII

ÍNDICE. GENERAL…………………………………………………………. VIII

ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………………….. XIV

ÍNDICE DE TABLAS……………………………………………………….. XVII

ÍNDICE DE ANEXOS………………………………………………………. XVII

RESUMEN……………………………………………………………………. XIX

SUMMARY…………………………………………………………………... XXI

Pág.

CAPÍTULO I

1. Introducción………………………………………………..…………………… 2

1.1. Objetivo General……………………….………………………….…........ 3

1.1.1. Objetivos Específicos…………………………..…..…………. 3

1.2. Idea a defender……………………..…………………………..…..……... 3

1.2.1. Identificación de las variables…………………………............ 4

1.3. Justificación…………………….……………………………….……....... 4

1.4. Metodología………………………………………………………............ 5

IX

CAPÍTULO II.

2. CEMENTACIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO………..……………….…..… 7

2.1. Generalidades.…………………………………………………………… 7

2.2. Objetivos de la cementación primaria en un pozo………………..…....... 9

2.3. Elaboración de los Cementos…………………………………………... 10

2.4. Clasificación de los cementos…………………………………………... 12

2.5. Tipos de tuberías de revestimientos (Casings)………………….……… 15

2.6. Diseño de la lechada de cemento……………………………………..... 20

2.6.1. Presión y Temperatura………………………………………. 21

2.6.2. Cantidad de Cemento………………………………………... 22

2.6.3. Caliper………………………………………………...……... 22

2.7. Mezcla del cemento a granel y aditivos……………………………....… 24

2.7.1. En la planta de cemento……………………………….……. 24

2.7.2. Re-mezclado de materiales a granel en la locación...…….......

25

2.7.3. Control de la lechada de cemento………………………….... 26

2.8. Consideraciones técnicas de bombeo de la lechada de cemento……...... 29

2.9. Aspectos para una operación eficiente………………………………..... 31

CAPÍTULO III.

3. PROPIEDADES REQUERIDAS DE UNA LECHADA DE CEMENTO........ 36

3.1. Influencia de la presión la temperatura del pozo…………………….…. 38

3.2. Tiempo de bombeabilidad……………………………………….…....... 39

3.3. Viscosidad y contenido de agua de las lechadas de cemento…………... 42

X

3.4. Resistencia del cemento para soportar el casing……………………….. 44

3.5. Agua de mezclado……………………………………………….……... 47

3.6. Efecto del fluido de perforación y aditivos sobre el cemento………….. 49

3.7. Densidad de la lechada…………………………………………………. 50

3.8. Pérdidas de circulación…………………………………….…………… 52

3.9. Pérdidas por Filtrado………………………………………..………...... 52

3.10. Calor de hidratación…………………………………………. 54

CAPÍTULO IV.

4. EQUIPOS Y PERSONAL PARA LA OPERACIÓN………………..…...….. 56

4.1. Equipo del laboratorio……………………………..…………...………. 56

4.1.1. Consistómetro………………………………………..……… 57

4.1.2. Balanza presurizada………………………..…………..…... 59

4.1.3. Viscosímetro Fann……………………………………….... 60

4.1.4. Analizador Ultrasónico de la lechada de Cemento (UCA)… 62

4.1.5. Reporte de Laboratorio……………………………....……. 65

4.2. Equipo de superficie…………………………………………………... 67

4.2.1. Cabezas de cementación……………………………………… 67

4.2.2. Silos en la base de la Cía. Contratista……………………….. 69

4.2.3. Camión bulk………………………………………….……... 70

4.2.4. Camiones cementadores con PSM………………………....... 71

4.2.5. Mini monitor………………………………………….……... 73

XI

4.2.6. Densímetro.………………………………………………… 74

4.3. Equipo de Subsuelo……………………………………….…….…….. 77

4.3.1. DV Tool……………….…………………………….…… 77

4.3.2. Torpedo y tapones de cementación del DV Tool….…….…. 79

4.3.3. Collar flotador y válvula de inserto flotadora………….…… 80

4.3.4. Zapato Guía……...…………………………………..……... 82

4.3.5. Tapones de cementación………...…………….…………… 84

4.3.6. Rascadores……...……………………………..……………. 85

4.3.7. Centralizadores……………………………………………... 86

4.3.8. Turbo centralizadores….…………………….……………... 89

4.3.9. Packers externos para el casing…………………………….. 89

4.4. Personal para operaciones…………………………………………….. 89

CAPÍTULO V.

5. CEMENTACIÓN DE UN CASING DE PRODUCCIÓN DE 7”……….... 94

5.1. Movimiento del Casing……………………………………...………. 97

5.2. Centralización del casing…………………………………..…….……... 97

5.3. Programa de cementación………………………………….…………… 98

5.3.1. Esquema del pozo………………………………………....... 100

5.3.2. Información del pozo………………………………………. 102

5.3.3. Propiedades estimadas de lechada de cemento…………….. 102

XII

5.3.4. Clase de lechada de cemento………………………………. 103

5.3.5. Pre-flujos y espaciadores…………………………………... 105

5.3.6. Datos del lodo……………………………………………... 107

5.3.7. Desplazamiento………………………………………......... 108

5.3.8. Requerimientos de productos……………………………. 109

5.3.9. Equipo de Superficie Requerido…………………………… 110

5.3.10. Equipo de flotación y accesorios………………………… 110

5.4. Programa cemFACTS…………………………………….…………… 111

5.5. Secuencia operativa…………………………………………………… 113

5.6. Costos de la cementación…………………...…………….…………... 115

5.7. Análisis de resultados…………………………..……….…………….. 116

5.7.1. Lechadas Usadas…………………………………………… 117

5.7.2. Pre-flujos y espaciadores………………………….……...... 119

5.7.3. Simulación de Presiones……………………………..……. 119

5.7.4. Materiales Usados……………………………………..….. 120

CAPÍTULO VI.

6. CONCLUSIONES…………………………………………………………... 122

6.1. RECOMENDACIONES…………………………………….………... 124

6.2. TABLAS………………………………………………………………. 126

6.3. ANEXOS……………………………………………………………… 132

6.4. CRONOGRAMA……………………………………………………... 166

XIII

GLOSARIO……………………………………………………………………...… 167

CITAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………………………………….. 170

BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………. 172

XIV

ÍNDICE DE FIGURAS.

Pág.

Figura 1. Proceso húmedo de elaboración del cemento……………………............. 11

Figura 2. Proceso en seco de la elaboración del cemento………………………….. 11

Figura 3. Casing Conductor………………………………………………………… 16

Figura 4. Casing Superficial………………………………………………………... 17

Figura 5. Casing Intermedio…………………………………………………........... 18

Figura 6. Casing de Producción…………………………………………………….. 19

Figura 7. Tipos de Liners…………………………………………………………… 20

Figura 8. Silo en la locación – cemento tipo “G”…………………………………... 22

Figura 9. Plataforma transportando silos…………………………………………… 25

Figura 10. Tapones y Collar de Cementación……………………………………… 27

Figura 11. Bombeo del cemento al pozo…………………………………………… 30

Figura 12. Anillo de cemento………………………………………………………. 32

Figura 13. Publicaciones Relacionadas…………………………………………….. 37

Figura 14. Consistómetro Presurizado 1……………….…………………………... 40

Figura 15. Cantidad de Agua admitida por el cemento……………………….......... 42

Figura 16. Probeta – Porcentaje de Agua Libre…………………………………….. 44

Figura 17. Resistencia a la tensión de diferentes casings…………………….…….. 45

Figura 18. Efecto del Agua de mezclado sobre el cemento………………………… 48

Figura 19. Efectos de los aditivos del lodo sobre la lechada de cemento…………... 50

Figura 20. Aditivos para controlar la densidad de la lechada……............................. 51

Figura 21. Filtración en una cementación………………………………………….. 53

Figura 22. Filtro Prensa………………………………………………….…………. 53

XV

Figura 23.Consistómetro a Presión Atmosférica…………………………………… 58

Figura 24. Consistómetro Presurizado 2……………………………………………. 59

Figura 25. Balanza Presurizada……………………………………………………. 60

Figura 26. Viscosímetro Fann……………………………………………………… 61

Figura 26.1. Celda y Paleta del Viscosímetro Fann………………………………... 62

Figura 27. Analizador Ultrasónico de la Lechada de Cemento UCA………...……. 64

Figura 27.1. Celda del UCA………………………………………………………... 64

Figura 27.2. Vista superior – Celda del UCA………………………………….…… 64

Figura 28. Reporte de Laboratorio…………………………………………….…… 66

Figura 29. Landing Join…………………………………………………………….. 67

Figura 30. Cabezas de Cementación………………………………………………... 68

Figura 31. Silos en la base de la compañía contratista……………………………... 69

Figura 31.1. Silos en la base…………………………………………………….….. 70

Figura 31.2. Silo para ser transportado al campo………………………………...… 70

Figura 32. Camión Bulk………………………………………………………..…... 71

Figura 33. Camión PSM (Pressure Slurry Mixer)………………………………….. 72

Figura 34. Mini-Monitor…………………………………………………….……… 74

Figura 35. Densímetro……………………………………………………………… 75

Figura 35.1. Estructura interior del Densímetro……………………………………. 76

Figura 36. DV Tool………………………………………………………………… 78

Figura 37. Torpedo y Tapones del DV Tool……………………………………….. 79

Figura 38. Collar Flotador………………………………………………………….. 81

Figura 39. Zapato Guía……………………………………………………………... 83

Figura 40. Tapón superior e inferior………………………………………………... 85

XVI

Figura 41. Rascador………………………………………………………………… 86

Figura 42. Canastas de Cementación y Centralizadores……………………………. 87

Figura 43. Primera sección – Segunda Etapa………………………………………. 95

Figura 44. Segunda sección – Primera Etapa………………………………………. 96

Figura 45. Valores comparativos de movimiento y eficiencia……………………... 97

Figura 46. Terminología del Casing………………………………………………... 99

Figura 47. Esquema del Pozo……………………………………………………... 101

Figura 48. Información del Pozo………………………………………………….. 102

Figura 49. Propiedades de la lechada de cemento………………………………… 103

Figura 50. Lechada de Cemento…………………………………………………... 104

Figura 51. Pre-flujos y espaciadores………………………………………………. 105

Figura 52. Datos del Lodo………………………………………………………… 107

Figura 53. Desplazamiento………………………………………………………... 109

Figura 54. Requerimientos de Productos………………………………………….. 109

Figura 55. Equipo Requerido……………………………………………………… 110

Figura 56. Equipo de Flotación y Accesorios……………………………………... 111

Figura 57. Propiedades de la lechada de cemento 2………………………………. 117

Figura 58. Materiales Usados……………………………………………………... 120

XVII

ÍNDICE DE TABLAS.

Tabla 1. Condiciones de circulación de fondo de pozo durante Squeeze y

Cementación de Casing…………………………………………………. 127

Tabla 2. Tiempo de espesamiento del cemento – cementación del Casing

Vs Squeezing…………………………………………………..………... 128

Tabla 3. Efecto de la variación de presión sobre el tiempo de bombeabilidad

de una lechada………………………………………………….………... 129

Tabla 4. Presiones encontradas en los pozos……………………………………… 130

Tabla 5. Influencia del tiempo y la Temperatura sobre la resistencia..…………… 131

ÍNDICE DE ANEXOS.

Anexo 1.- Efecto de la temperatura sobre el tiempo de

bombeabilidad de varios cementos API a presión atmosférica…………. 133

Anexo 2.- Efecto de la temperatura sobre el tiempo de Bombeabilidad………….. 134

Anexo 2.2.- Efecto de la temperatura sobre el tiempo de Bombeabilidad II……... 135

Anexo 3.- Tiempo de Bombeabilidad Vs. Profundidad del pozo………………..... 136

Anexo 4.- Lechada de cola y cabeza-resistencia a la compresión………………… 137

Anexo 5.- Cabezas de Cementación………………………………………………. 139

Anexo 6.- DV Tool Hidráulico y Mecánico………………………………………. 140

Anexo 7.- Collar y Válvula Flotadora…………………………………………….. 141

Anexo 8.- Zapato Flotador………………………………………………………… 142

XVIII

Anexo 9.- Secuencia para asentar los Tapones……………………………………. 143

Anexo 10.- Tipos de Rascadores………………………………………………….. 145

Anexo 11- Tipos de Centralizadores……………………………………………… 146

Anexo 12.- Pre-flujos más comunes………………………………………………. 147

Anexo 13.- Presión, volumen, Densidad (Primera y Segunda Etapa)…………….. 148

Anexo 14.- Costos de la Cementación…………………………………………….. 150

Anexo 15.- Registros del Mini-monitor en tiempo real…………………………… 153

XIX

RESUMEN

El proceso de Cementación a doble etapa involucra gran importancia dentro de la

completación de un pozo. Es por ello, que además de considerar que es un proceso en

donde se bombea a presión una lechada de cemento por el espacio anular para formar un

sello hidráulico entre la tubería de revestimiento y la formación. Hay que resaltar que se

debe realizar un diseño óptimo que involucre la técnica a utilizar, la cual se determina

de acuerdo a las condiciones y características que presente el pozo.

Todo este proceso involucra una serie de pasos: diseño de la lechada, tipos de tuberías

de revestimiento, equipos adecuados, pruebas de laboratorio, accesorios a utilizar, entre

otros. Para así poder analizar mejor estos aspectos, se debe tener la historia de pozos

vecinos, los cuales dan a conocer las características del pozo, tales como: temperatura,

presión, profundidad, tipo de formación, etc.

Para ello el desarrollo de esta tesis se ha estructurado en cinco capítulos:

En el capítulo I encontramos los pasos para el desarrollo de este trabajo.

En el capítulo II, se detallan la clasificación de los cementos, los tipos de tuberías que se

utilizan y la aplicación de las lechadas en las mismas, también tenemos las partes más

importantes del diseño de la lechada, propiedades de la lechada y los factores que

afectan a la misma, consideraciones técnicas del bombeo de la lechada de cemento y los

aspectos para una operación eficiente.

XX

En el Capítulo III, tenemos las propiedades que se requieren para la lechada de cemento,

el tiempo de bombeabilidad, agua de mezclado, densidad de la lechada y pérdidas de

circulación, estas son las propiedades que deben tomarse en cuenta en el momento de

elaborar una lechada ya que cada uno de estos influye en el resultado final de la

cementación, y si esta no se la realizó bien tendremos futuros y costosos inconvenientes.

En el Capítulo IV se presentan todos los equipos utilizados en el laboratorio, como

trabajan y qué parámetros determinan cada uno de estos, qué función cumplen los

equipos de superficie, para qué se los utilizan y por último el equipo de flotación y que

función cumple cada uno de estos.

En el Capítulo V tenemos todo un programa de cementación realizado en el pozo DM-

29, el reporte de laboratorio, el programa preliminar que contiene: datos del pozo, datos

del lodo, costos finales de la operación, etc.

Finalmente encontramos el reporte después del trabajo de cementación que se realizó,

con su análisis de resultado respectivo, personal y la secuencia operativa del trabajo que

es el punto más importante para el desarrollo de la tesis.

En el Capítulo VI finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones del

presente trabajo.

XXI

SUMMARY

Second stage cementing process is very important in a well cementing. Besides it is a

process in which the cement slurry is pumped through the annulus space to form an

hydraulic seal between the casing and the formation. It is necessary to remark that an

excellent design must be done that involves the technique to be use which is determined

according to conditions and characteristics present in the well.

All this process involves several steps: Slurry design, types of casings, appropriate

equipment, laboratory tests, accessories to be use, and others. To analyze these aspects

better we should have a reference from other wells which let us now the characteristics

of the well, such as: Temperature, pressure, depth, type of formation, etc.

That is why the development of this thesis has been done in five chapters:

In chapter one, we can find all steps to be used in the development of this job.

In chapter two, cements classification is detailed, types of pipes to be used and slurries

application in the pipes, we also have the most important parts of slurry design, its

properties and factors that affect it, technique consideration of slurry cement pumping

an aspects for an efficient procedure.

In chapter three, we have properties required for slurry cement, pumping time, type of

water to be mixed, slurry density and loss circulating. These are the properties to be

XXII

consider the moment to make a slurry, since each one of them influences in the final

result of cementing, because if it was not made properly we will have loss of money and

time.

In chapter four, all equipments used in the laboratory are shown, how they work and

which parameters determine each one of them, what is the function of surface

equipment? what is their use and finally the float equipment and what is the function

that each of them does.

In chapter five we have a whole cementing program done in DM-29 well, its laboratory

report, its preliminary program witch contains: well data, mud data, final cost of

operation, etc.

Finally, we find the cementing report post job with its result analysis. Staff and

operational sequence witch is the most important for the development of the thesis.

In chapter six recommendations and conclusions of this thesis are presented.

- 1 -

CAPÍTULO I

- 2 -

1. INTRODUCCIÓN.

Todo pozo de petróleo, necesita ser cementado, esto significa el proceso de colocar una

lechada de material cementante dentro del anular entre el exterior del revestimiento y la

pared del hoyo. La colocación se hace normalmente por medio de equipos de bombeo,

mezclándolo previamente en superficie.

Esta Tesis es un estudio técnico de las operaciones de cementación y ofrece la revisión

de los procedimientos técnicos previo a toda operación. Puesto que la cementación es

una de las etapas de mayor importancia una vez que se ha terminado la perforación del

pozo. El siguiente capítulo ofrece a los estudiantes de petróleos los siguientes temas

como: una breve reseña histórica en donde podrán leer quién fue el que puso este

sistema de cementación, así como también cómo se diseña una lechada de cemento, las

consideraciones técnicas para el bombeo de la misma, entre otros.

También podrán familiarizarse con los equipos tanto de laboratorio, el equipo de

superficie y el equipo de flotación utilizado para esta operación, comprendiendo así cual

es la función que desempeñan cada uno de estos.

También los estudiantes podrán saber porqué razón se cementa un pozo y los objetivos

que este implica, las variables que se deben tomar en cuenta, es decir, el conocimiento

básico y necesario p.ara poder ser aplicado tanto en el aula, como en el trabajo de

campo.

- 3 -

1.1. OBJETIVO GENERAL.

Explicar el proceso de Cementación del casing de producción de 7” del pozo

Shushufindi - DM29.

1.1.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Los objetivos específicos son los siguientes:

Aplicación práctica.- cementación casing de producción.

Clasificación de los cementos.

Diseño de la lechada de cemento.

Mezcla de los materiales para la cementación en planta.

Re-mezclado de dichos materiales en la locación.

1.2. IDEA A DEFENDER.

La coordinación entre la Compañía Operadora y la Compañía de servicios en la

implementación de un programa de cementación a doble etapa de la tubería de

producción, redundará en un alentador costo-beneficio, logrando así los objetivos

propuestos para la ejecución de la operación.

- 4 -

1.2.1. IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES.

VARIABLE INDEPENDIENTE

Pozo Petrolero.

VARIABLE DEPENDIENTE.

Condiciones del hueco a cementar.

Aditivos químicos y materiales para la preparación de la lechada.

Diseño de las lechadas.

Ejecución de la operación.

1.3. JUSTIFICACIÓN.

• Impacto Técnico

Esta tesis mostrará a los profesionales especializados en cementación de pozos de

petróleo, el proceso de Cementación de un casing de producción.

Cada uno de los pasos se mencionará en detalle, junto con datos técnicos completos. Al

final de la operación se indicarán los costos de la operación y el resumen de los

materiales utilizados.

• Impacto Académico

- 5 -

Este documento podría ser una referencia de consulta para los Estudiantes con

especialización en petróleos que desee profundizar los conocimientos en el mencionado

tema.

1.4. METODOLOGÍA.

Tipo de Investigación: Este estudio se enmarca dentro de un diseño teórico - práctico.

Método de Investigación: Se tomará en cuenta los siguientes métodos:

1. Método de Análisis.- Este método será de utilidad para revisión y análisis de la

información del pozo perforado.

2. Método de Síntesis.- Este método se utilizara en la estructura de la tesis.

3. Método Inductivo.- Se seleccionará los topes adecuados para depositar el

cemento en el espacio hueco - tubería de producción.

4. Método Deductivo.- Se tomará como punto de partida los conocimientos

generales, casos de pozos con características propicias similares.

- 6 -

CAPÍTULO II

- 7 -

2. CEMENTACIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO.

2.1. GENERALIDADES.

Desde los primeros años, cuando se iniciaron las exploraciones y explotaciones

petroleras en nuestro País se han suscitado muchos cambios en el manejo del área; así

como también el avance de la tecnología ha permitido mejorar los procesos en cada uno

de los procesos del campo petrolero.

En cuanto a las cementaciones, tanto de los equipos de superficie como los de subsuelo

han sufrido ciertas modificaciones.

Fue James Halliburton (1) el que incorporó la cementación en la industria petrolera

mediante el uso de máquinas a vapor. En un comienzo la cementación consistía solo en

la utilización del cemento sin ningún tipo de aditivos adicionales y solo se lo realizaba

por el espacio anular; años más tarde se utilizaría el gel, después los aditivos y

retardadores.

Poco a poco fueron apareciendo primero, especies de recipientes rectangulares donde se

almacenaba el cemento, luego aparecieron los silos, las bombas reemplazaron al equipo

de vapor y los tapones de goma a los de madera; aún las pruebas de laboratorio casi no

se conocían y los pocos aditivos que se utilizaban se lo hacía en proporciones muy

subjetivas por medio de tablas donde se especificaba el porcentaje a usar y el valor a la

resistencia a la compresión que se obtendría, y dependiendo del aditivo se elegía la

- 8 -

proporción del mismo a usar, ésta era la causa principal para que se produzca la

degradación del cemento y la consecuente corrosión de la tubería en corto tiempo.

En cuanto al tipo de flujo usado en una cementación, al principio fue del tipo de flujo

tapón, pero después de ciertos análisis y cálculos realizados en laboratorio se decidió

por la utilización del flujo turbulento.

En el pasado solo se consideraba la ubicación del cemento hasta unos 500 pies por

encima de la arena productora más superior, después, observando el efecto de corrosión

al que estaba expuesta el resto de la tubería que podía verse también afectada, se lo

hacía hasta unos 200 pies por encima de la zapata guía más superior.

Realmente no se han dado cambios sustanciales en cuanto a las cementaciones, se han

añadido equipos de superficie, camiones, instrumentos de mezcla del cemento,

instrumentos de medición de algunas de las características de las lechadas modernas,

entre otras.

Con este antecedente podemos decir que la cementación de un pozo de petróleo es el

procedimiento, el cual, consiste básicamente en la mezcla de una lechada de cemento

con agua, esto se lo realiza por medio de equipos especiales propio para el mezclado de

lo citado anteriormente, luego dicha mezcla es bombeada, a través del casing, hacia

puntos críticos del anillo formado entre el pozo y la cañería, o a su vez también se lo

hace a pozo abierto dentro de una sección pre-establecida.

Antes de llevar el cemento al fondo del pozo, éste debe ser estudiado en un laboratorio,

para de esta manera conocer cómo será el comportamiento de la mezcla de cemento

- 9 -

dentro del pozo. La simulación de estas condiciones nos llevará a la utilización de

ciertos aditivos para que las propiedades de la lechada sean las más adecuadas.

Pero, ¿Cuáles son las razones para realizar una cementación a doble etapa?, como su

nombre lo dice se la realiza en dos partes y cada sección es el soporte de la siguiente.

Las cementaciones a doble etapa se realizan cuando: las formaciones del fondo del pozo

no soportan la presión hidrostática ejercida por una larga columna de cemento, las zonas

de interés están muy separadas entre sí y es necesario cementarlas, las zonas superiores

a ser cementadas con buen cemento no contaminado, finalmente pozos profundos y

calientes los cuales requieren lechadas diferentes de acuerdo a las características propias

de un nivel determinado.

Después de todos los estudios realizados y escogiendo el mejor método para cementar

un pozo se procede a bombear el cemento y se continúa con las operaciones posteriores.

2.2. OBJETIVOS DE LA CEMENTACIÓN PRIMARIA DE UN POZO.

La cementación es la operación de ubicar el cemento en el anular entre el casing y la

formación expuesta al hueco del pozo. A continuación se mencionan los objetivos

principales del proceso de cementación.

1) Soportar el casing y que se adhiera a la formación.

2) Restringir el movimiento de fluidos a través de las formaciones.

- 10 -

3) Por medio de un fragüe rápido del cemento, prevenir los posibles reventones en

el pozo.

4) Proteger el casing de los esfuerzos y choques cuando se re-perfora para

profundizar.

5) Proteger el casing de la corrosión producida por las aguas subterráneas.

6) Aísla las zonas con perdidas de circulación o zonas “ladronas”.

2.3. ELABORACIÓN DE LOS CEMENTOS.

La materia prima utilizada en la fabricación de cementos son las calizas (carbonato de

calcio) y arcillas o esquistos (pizarras cristalinas: cuarzo con mica, clorita o talco). El

hierro y la alúmina se agregan frecuentemente cuando no están presentes en las calizas o

arcillas.

Estos materiales se mezclan juntos, ya sea por vía húmeda o seca, luego se introducen

en un horno rotativo que funde la mezcla de caliza a temperaturas de 2600 0F a 3000 0F

en un material llamado “clinker” del cemento; el proceso nombrado anteriormente se

muestra en las Figuras 1 y 2.

Después del enfriamiento, el clinker se pulveriza y se mezcla con pequeñas cantidades

de yeso, que es lo que controla el tiempo de fragüe final del cemento. Los tipos más

comúnmente utilizados para trabajos de cementación a doble etapa, son el tipo “A” para

cementaciones superficiales, y para otras más profundas se utiliza cemento clase “G”.

- 11 -

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 1. PROCESO HÚMEDO DE ELABORACIÓN DEL CEMENTO.

FIGURA 2. PROCESO EN SECO DE LA ELABORACIÓN DEL CEMENTO.

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 12 -

2.4. CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS.

Los cementos son fabricados de tal manera que cumplan con ciertas normas físicas y

químicas que dependen de sus aplicaciones. A nivel internacional existen varios

institutos que dictan y estudian especificaciones para la fabricación del cemento, entre

ellos están la ACI (Instituto Americano del cemento), ASTM (Sociedad Americana para

prueba de materiales), y el API (Instituto Americano del Petróleo).

De este grupo el mejor conocido dentro de la industria petrolera es el ASTM, el cual se

encarga de los cementos para la construcción, y el API que se encarga de dictar las

normas y especificaciones de los cementos, utilizados solamente en pozos petrolíferos y

gasíferos.

El API provee las especificaciones que cubre nueve clases de cementos para pozos

petrolíferos, designadas como clases A, B, C, D, E, F, G, H y J. Las más utilizadas en el

campo petrolero son las clases A y G.

A continuación se describen las clases de cementos comúnmente usados en el proceso

de cementación.

Clase A.- su aplicación es desde la superficie hasta los 6000 pies (1830mts.) de

profundidad, cuando no se requiere de propiedades especiales. Disponible sólo

en el tipo ordinario de resistencia a los sulfatos.

- 13 -

Clase B.- su aplicación es desde la superficie hasta los 6000 pies (1830mts) de

profundidad, cuando las condiciones requieran moderada a alta resistencia a los

sulfatos; disponible en ambas características.

Clase C.- su aplicación es desde la superficie hasta los 6000 pies (1830mts) de

profundidad, cuando las condiciones requieren alta resistencia del cemento. Este

cemento está disponible en los tipos de ordinario, moderada y de alta resistencia

a los sulfatos.

Clase D.- su aplicación va desde los 6000 pies (1830mts) hasta los 10000 pies

(3050mts) de profundidad, se usa bajo condiciones moderadas altas de presión y

temperatura. Disponible en los tipos de moderada y alta resistencia a los

sulfatos.

Clase E.- su aplicación va desde los 10000 pies (3050mts) hasta los 14000 pies

(4270mts) de profundidad, bajo condiciones de alta presión y temperatura.

Disponible en los tipos de moderada y alta resistencia a los sulfatos.

Clase F.- su aplicación va desde los 10000 pies (3050mts) hasta los 16000 pies

(4880mts) de profundidad, bajo condiciones extremas de alta presión y

temperatura. Disponible en los tipos de moderada y alta resistencia a los

sulfatos.

- 14 -

Clase G.- apropiado para ser usado como un cemento básico desde la superficie,

hasta los 8000 pies (2440mts) de profundidad como está elaborado, o puede ser

usado con aceleradores y retardadores para cubrir un amplio rango de

profundidades y temperaturas de pozos. Solo se agregarán el sulfato de calcio

con agua, o ambos, que deberán ser molidos o mezclados con clinker durante la

fabricación de este tipo de cemento. Disponible en los tipos de moderada y alta

resistencia a los sulfatos.

Clase H.- apropiado para ser usado como un cemento básico desde la superficie,

hasta los 8000 pies (2440mts), puede ser usado con aceleradores y retardadores

para cubrir un amplio rango de profundidades y temperaturas de pozos. Solo se

agregarán el sulfato de calcio o agua, o ambos, que deberán ser molidos o

mezclados con el clinker durante la fabricación de este cemento. Disponible en

los tipos de moderada y alta (tentativo) resistencia a los sulfatos.

Clase J.- apropiado para ser usado tal como está elaborado, desde los 12000 pies

(3660mts) hasta los 16000 pies (4880mts) de profundidad, bajo condiciones

extremadamente altas de presión y temperatura, puede usarse con aceleradores o

retardadores para cubrir un amplio rango de profundidades y temperaturas del

pozo. No se deben agregar retardadores que no sean el sulfato de calcio o agua,

o ambos, que deberán ser molidos o mezclados con el clinker durante la

fabricación de estos cementos.

- 15 -

2.5. TIPOS DE TUBERIAS DE REVESTIMIENTOS (CASINGS).

En la industria petrolera contamos con un sin número de accesorios que facilitan el

trabajo de campo, en este caso tenemos los tipos de tuberías que existen, que clase o

tipo de cemento se utilizan, según la clasificación del punto anterior, la función que

cumple cada una de estas tuberías y cuales son los objetivos por las cuales se decide

trabajar con ellas.

Entre los tipos de tuberías de revestimientos tenemos:

Casing Conductor.- Esta tubería es utilizada en pozos de poco profundos,

usualmente menores de 100 pies (30 metros) su diámetro varía entre 20” a 36”

aproximadamente, y de 30 pies de longitud por tubo, es decir 9,14 metros.

Es necesario fijarlo en superficie (encadenarlo) cuando se cementa. El tipo de la

lechada de cemento debe ser de alta resistencia y de fragüe muy rápido

comúnmente se utilizan cementos clase A, C, G o H más aceleradores.

Sus objetivos son los de proteger las zonas lavadas debajo del equipo de

perforación, permitir retornos a superficie, directamente a la pileta de lodo.

En el proceso para cementar si no se utilizan tapones de goma, sólo se desplaza

el casing, a menudo con Drill Pipe. El esquema del pozo lo observamos en la

Figura 3.

- 16 -

Casing Superficial.- Sirve para profundidades de 100 a 5000 pies (30 a

1500mts) o mayores, su diámetro es de 7 5/8” a 20” o mayores. Al igual que el

casing conductor utiliza las mismas clases de cementos. Cumplen varias

funciones, algunas de las cuales son similares a la del casing conductor, pero las

dos más importantes son: servir de conexión entre la válvula BOP (Preventor de

reventones) y del cabezal del pozo, soportar el casing más profundo y la sarta de

la tubería de producción. Ver Figura 4.

Debido a la importancia de estas dos funciones se deben tener en cuenta para la

selección de tipos de lechada, cementos, aditivos, etc.

FIGURA 3. CASING CONDUCTOR.

Fuente: Manual de Cementación. BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 17 -

Para cementar se deben utilizar tapones de goma (de limpieza) de fondo y

superior, centralizar el casing en el agujero y fijar la junta de unión (cupla) en el

fondo y en el zapato guía para prevenir que se desenrosquen al re-perforar.

Casing Intermedio.- Esta tubería comprende entre 6 5/8” a 20” de diámetro,

como se muestra en la Figura 5, el casing Intermedio va desde profundidades

entre los 4000 a 16000 pies (1200 a 4800mts). Raramente es cementado,

solamente en la sección del fondo, se puede terminar el pozo (completación) con

este casing intermedio. Se utilizan cementos clases A, C, G o H.

Las funciones de este casing son: prevenir el ensanchamiento o alargamiento del

agujero, proteger la sarta de perforación de zonas pegajosas y la sarta de

producción de la corrosión y prevenir las pérdidas de circulación.

FIGURA 4. CASING SUPERFICIAL.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 18 -

Casing de Producción.- Una tubería de producción varía de 4 1/2”, 5 1/2 y 7”

de diámetro, se extiende desde la superficie hasta debajo de las zonas de

producción y es la que permite realizar operaciones para la puesta en producción

de un pozo. Ver Figura 6.

Los objetivos del casing de producción son: completar el pozo para producción,

proveer control de presión, cubrir una sarta completa de casing dañado, controlar

el pozo cuando se cañonea (punzado, baleo).

Los cementos a utilizar deben estar diseñados para poder controlar la presión

hidrostática. El casing más profundo se cementará con cemento de alta

consistencia; la lechada de relleno (de cabeza) seguida la lechada de cola, esta

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 5. CASING INTERMEDIO.

- 19 -

debe ser de alta resistencia, este mismo tipo de cemento debe ser usado frente a

las zonas productivas.

Para el procedimiento de cementación, normalmente se utilizan espaciadores de

buena calidad, es común desplazar con fluidos para cañoneo. Desplazar y lavar

bombas y líneas antes de cementar. Correr tapones de goma inferior y superior.

Liner.- Su diámetro varía entre 5” a 7” de diámetro, cumple la misma función

que el casing de producción. Consiste en entubar una sarta de casing en la

fracción de pozo abierto perforado y colgarlo del último casing instalado, esto

FIGURA 6. CASING DE PRODUCCIÓN.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 20 -

conlleva a una reducción de costos y consideraciones técnicas en el momento de

diseñar la lechada de cemento. Ver Figura 7.

2.6. DISEÑO DE LA LECHADA DE CEMENTO.

En el País las compañías de cementación utilizan cementos nacionales, tales como

Rocafuerte, Selva Alegre, entre otros, para cementar las tuberías de revestimientos

superficiales y los cementos tipos G o H para cementar las tuberías de revestimiento de

FIGURA 7. TIPOS DE LINERS.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 21 -

producción de 7”, las tuberías intermedias de 9 5/8” y/o los Liners de 7” y 5” para los

pozos direccionales y horizontales.

Para el diseño de la lechada de cemento deberán tomarse en cuenta los siguientes

factores los cuales son considerados muy importantes e influyen en el diseño de la

lechada de cemento.

2.6.1. Presión y Temperatura.

Para una operación primaria, la presión y la temperatura, influyen en el tiempo de

espesamiento de la lechada de cemento; en el caso de las presiones estas afectan a la

deshidratación del cemento. Las temperaturas encontradas en operaciones de presión

pueden ser mayores que en los trabajos de cementaciones primarias por cuanto el pozo

generalmente no es circulado con algún fluido que disminuya la temperatura de fondo.

En la Tabla (1) muestra el tiempo que demora el primer pie cúbico de lechada de

cemento para alcanzar las condiciones de fondo en un trabajo de presión y temperatura

estática versus la temperatura de circulación a varias profundidades según las plantillas

API. La Tabla (2) compara los tiempos de espesamiento de una determinada lechada

para casos de cementaciones de tuberías de revestimiento o de presiones.

Si una cavidad poco profunda debe ser llenada o si, a su vez, hay que abandonar

perforaciones, la lechada debe ser diseñada para un tiempo de bombeabilidad más corto,

pero, una presión con hesitación a baja presión requiere una bombeabilidad de 4 a 6

horas. La lechada debe permanecer fluida el tiempo necesario, no solo considerando el

tiempo de operación sino también el de reversado.

- 22 -

2.6.2. Cantidad de Cemento.

El volumen de lechada puede ser determinado con precisión gracias al registro Caliper,

en este se ve el tamaño del hueco, con este datos se realizan los cálculos.

Para cementaciones de doble etapa, la primera etapa generalmente se utiliza cemento

clase A y en la segunda etapa unos 1750 sacos cemento clase G. Este último fue el que

se usó para el trabajo de cementación, el silo esta ubicado en el campo DM como se

muestra en la Figura 8.

2.6.3. Caliper.

La geometría del pozo es un parámetro importante en el diseño de la lechada de

cemento. Si el volumen del cemento es subestimado, el tope del cemento puede ser

Fuente: Manual de Operadores. BJ-Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 8. SILO EN LA LOCACIÓN – CEMENTO TIPO “G”

- 23 -

menor que el deseado lo cual en el caso del “Liner” puede resultar en una operación de

remediación extremadamente cara.

Si el borde del pozo tiene variaciones en el diámetro (cavernas), la velocidad anular a

través de la sección es menor que la velocidad a través de la porción calibrada del

hueco. Si la velocidad es bastante baja, el lodo y los ripios serán levantados en las

cavernas en estado de gel, siendo e consecuencia difícil su reemplazo con cemento. Para

evitar este problema el hueco es usualmente registrado para determinar el volumen del

cemento a bombear.

Algunas herramientas de “wire-line” pueden ser usaos para estimar el tamaño del hueco

abierto y el volumen anular. Esencialmente se corren 3 tipos de registros:

Registros de caliper de 2 brazos.- En huecos redondos la distancia de los dos

brazos proveen el diámetro del círculo, si el hueco es ovalado arroja un volumen

mayor que el necesario.

Registro de Caliper de 3 brazos.- No presenta problemas en huecos redondos,

pero en un ovalado conduce a un cálculo de volumen muy pequeño.

Registro de Caliper de 4 brazos.- Provee la más acertada representación de la

geometría del borde del pozo.

- 24 -

2.7. MEZCLA DEL CEMENTO A GRANEL Y ADITIVOS.

2.7.1. EN LA PLANTA DE CEMENTO.

En la planta de cemento según el técnico Luis Jaramillo (2) la metodología a tener en

cuenta es la siguiente:

Compruebe la calibración del tanque de carga y de la balanza.

Compruebe los cálculos de peso, el peso y el nombre de cada aditivo que entra al

tanque de carga con la composición de diseño.

Cuente las bolsas de aditivo para cada mezcla.

No permita que se agregue una bolsa incompleta según el diseño.

Para cerciorarse de que se efectuó un correcto mezclado, transfiera los

materiales entre tanques vacíos unas dos veces antes de cargar los camiones que

se dirigirán a la locación.

Tome una muestra de 5 galones del material por cada batch que va al tanque de

carga a medida que lo pasa al camión, cada recipiente de muestreo deberá ser

identificado con un marcador de tinta permanente.

Visualmente, verifique cada tanque vacío antes de que se transfiera la mezcla

para asegurarse que esté completamente vacío.

Realice un ensayo químico o de temperatura de espesamiento de las muestras

tomadas para verificar la mezcla.

- 25 -

2.7.2. RE-MEZCLADO DE MATERIALES A GRANEL EN LA

LOCACIÓN.

Para este proceso es necesario llevar a cabo tres pasos básicos, los cuales son:

1. Transferir la mezcla seca para que el tanque del camión quede vacio,

nuevamente llévela al tanque original justo antes del mezclado.

2. Verifique visualmente los tanques vacíos para asegurarse de que están realmente

vacíos antes de transferir el material mezclado.

3. Para hacer análisis en caso de fallas por cementación tome una muestra de 5

galones de cada composición de cada camión, con un marcador indeleble

identifíquelas. Si no se requieren análisis posteriores, destruya las muestras.

Fuente: Base BJ Services – Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 9. PLATAFORMA TRANSPORTANDO SILOS.

- 26 -

La Figura 9, se muestra la plataforma la cual va a proceder a cargar el cemento para

transportarlo hasta el pozo donde se está realizando la cementación.

2.7.3. CONTROL DE LA LECHADA DE CEMENTO.

Para llevar el control de la lechada de cemento de acuerdo al controlador de operación

Carlos Castro de BJ (3), básicamente se debe utilizar una balanza presurizada,

verificando la densidad con un dispositivo de radioactividad y con un graficador a cinta,

el dispositivo radioactivo debe ubicarse en la línea de descarga de la bomba. Se puede

utilizar una Balanza de lodo Baroid como guía general, pero no controle la densidad de

la lechada con dicho accesorio.

Antes del mezclado se deben chequear la calibración de todos los accesorios de

densidad con agua dulce, para asegurar su correcta calibración; no debe olvidar calibrar

también los medidores, los manómetros, etc. antes de la operación.

De igual manera es importante también llevar un registro de las operaciones, donde se

incluya el tiempo, las mediciones de densidad, el caudal de mezclado o caudal de

desplazamiento, el caudal de retorno del lodo, la presión en la boca del pozo, la

operación en proceso, el volumen de fluido bombeado, etc. Tenga un registro también

de la velocidad de la bomba (emboladas por minuto) y del total de las emboladas.

- 27 -

La correcta operación del registrador de presión del operador es importante para realizar

un buen trabajo.

De acuerdo a R. Narváez de BJ (4) señala que se debe utilizar los tapones barredores

superior e inferior y controlar los mismos antes de colocarlos, indica que se invierta los

tapones inferiores e inspeccione la parte central hueca, asegúrese de que no haya goma

de más, suciedad, etc. por detrás del diafragma de goma, el diafragma del tapón inferior

no debe ser cortado antes de cargarlo.

Verifique el orden de carga; el tapón inferior es rojo (o negro) y es el que se carga

primero; luego se carga el tapón superior el cual es negro y macizo. Ver Figura 10.

Fuente: Catálogo de Weatherford.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 10. TAPONES Y COLLAR DE

CEMENTACIÓN.

- 28 -

Utilice cabeza de cementación de dos tapones y verifique la correcta operación de la

cabeza en la base y en la locación.

Desplace el tapón superior de la cabeza de cementación sin parar las operaciones. No

abra la cabeza de cementación para dejar caer el tapón superior, porque esto permitirá

que el pozo tome aire.

Bombee el pre-flujo o los separadores antes del tapón inferior, lo ideal es usar dos

tapones inferiores, uno delante del pre flujo y el lodo y el otro después.

Se debe utilizar un volumen de pre-flujo o de separador igual a 500 – 800 pies de anillo,

no sin antes haberse asegurado de realizar ensayos de compatibilidad con el pre flujo, el

lodo y el cemento.

Las lechadas de cemento deben ser mezcladas en baches, si fuese posible utilizando

tanques de 40 a 250 barriles, tales como los blenders a paleta. Así mismo puede alternar

utilizando los accesorios de mezclado continuo más estos blenders como vasijas para

promedios. Esta operación es de suma importancia para asegurar un buen control de las

propiedades de la lechada.

Si en futuras ocasiones tenemos fallas en la lechada de cemento, debemos ser

precavidos y tomar una muestra de 3 galones del agua de mezclado para realizar

ensayos, de la misma manera debemos chequear la calidad del agua de mezclado en la

locación para ver si esta es apropiada. Si se llegaran a utilizar aditivos químicos en el

agua de mezclado del cemento, se debe agitar el agua de mezclado hasta que se

complete la operación; para una excelente mezcla de los aditivos con el agua estos

deben ser primordialmente líquidos ya que si son aditivos secos o en polvo no se

- 29 -

mezclan satisfactoriamente. En el caso de estar midiendo aditivos líquidos se debe

verificar la calibración del accesorio medidor.

Para permitir el envío al mezclador a un caudal suficiente como para mantener el caudal

de bombeo en el anillo del casing al caudal del diseño, acople los tanques bulk al

mezclador de cemento.

Si se está mezclando sobre la macha, corte el mezclado de cemento apenas se observe

aire proveniente de los camiones bulk, no intente extraer los últimos pocos sacos de

cemento de los mismos, ya que esto causará una reducción de la densidad de la lechada

y dará como resultado una lechada deficiente en la unión del zapato y en las uniones de

fondo.

Al terminar con la operación realice un balance del tipo de agua que se utilizaron así

también como del cemento para confirmar que este último fue mezclado según el

diseño.

2.8. CONSIDERACIONES TÉCNICAS DE BOMBEO DE LA

LECHADA DE CEMENTO.

De acuerdo al técnico S. Guaján (5), para que una lechada de cemento adquiera las

propiedades anteriormente mencionadas al fraguar, es de suma importancia tener en

consideración varios factores que tienen como objetivo principal limpiar la superficie

- 30 -

del casing y las paredes del pozo, eliminando así el revoque y la posibilidad de que se

contamine el cemento con la inyección y sus aditivos.

Generalmente los técnicos de cementación tienen el criterio de que se consigue la

limpieza del pozo desplazando la lechada de cemento con un flujo turbulento (Ver

Figura 11), este se consigue con elevadas velocidades, con equipos propiamente dicho.

Cuando se bombean con tales condiciones se producen elevadas pérdidas de carga

debido a la fricción, es decir a altas presiones, lo que requiere gran potencia hidráulica.

Actualmente está en discusión si el flujo turbulento es la mejor opción para la limpieza

de un pozo, sin embargo es el método que mejores resultados ha dado. Con el avance de

Fuente: Manual de Operadores, BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 11. BOMBEO DE CEMENTO AL POZO.

- 31 -

la tecnología se pretende usar un flujo tapón, da menos de 3BPM; cuando la lechada

circula por el anillo, en esta condición no se canaliza un material dentro de otro, es decir

es como si estuvieran separados por un tapón.

2.9. ASPECTOS PARA UNA OPERACIÓN EFICIENTE.

Entre los principales aspectos que deben considerarse para asegurar una operación

eficiente tenemos:

a) Configuración del pozo.

b) Características de las paredes y de las superficies de las tuberías.

c) Tipos de inyección.

d) Características de las lechadas del cemento.

e) Profundidad y Temperatura del pozo.

f) Tiempo disponible para el bombeo de la lechada

g) Velocidad del bombeo.

Como es de nuestro conocimiento, un pozo no es un cilindro perfecto, su diámetro varía

y su eje no siempre coincide con la vertical, lo que esto provoca es que cuando sea

colocada la cañería en su lugar no quede centrada, por lo tanto el espesor del anillo de

cemento (Ver Figura 12), puede ser delgado en el sector en que la tubería está en

contacto con las paredes. Este problema es solucionado en parte mediante el uso de

- 32 -

centralizadores, los cuales son colocados estratégicamente en conformidad con el perfil

de calibración.

Según las distintas estructuras que se atraviesen varían las características de las paredes

del pozo, a su vez que, las tuberías se comportan de manera diferente desde el punto de

vista de la adherencia del cemento, según su rugosidad y la limpieza. Las pinturas y

barnices son las menos recomendadas por lo que se recomienda eliminarlas antes del

entubamiento.

Cuando se está inyectando la lechada de cemento, se incorpora una serie de reactivos

que pueden afectar el comportamiento de la misma, y a su vez depositar sobre las

formaciones permeables un revoque que impide el contacto de la lechada con la

formación.

FIGURA 12. ANILLO DE CEMENTO.

Fuente: Fundamentos de Cementación, BJ- Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 33 -

Mientras nos encontramos más abajo, es decir tenemos mayor profundidad, por ende

mas presión y temperatura, las condiciones anteriormente mencionadas aceleran el

fragüe del cemento por esta razón la lechada de cemento requiere aditivos especiales

para contrarrestar estos efectos.

Según es la relación agua, será la densidad, por ejemplo, las lechadas en la cementación

del pozo Sacha están formadas por agua y cemento en una relación que varía según la

clase de cemento, generalmente varían entre el 30 al 50% en peso de cemento y el resto

es agua.

Cuando se produce la mezcla, se generan reacciones químicas que conducen al fragüe,

una vez fraguado las propiedades de este cemento no son uniformes, ya que el cemento

seco no tiene una composición fija, sino que, varía según los materiales que se hayan

utilizado para su fabricación. Esta premisa, por lo tanto, ha determinado que se

clasifiquen en “clases”, de las cuales principalmente se utilizan los cementos de clase

“A” y “G”, y muy esporádicamente el tipo “H”.

Cada una de las clases de cementos tiene sus propiedades específicas, en función de

ellas se realiza su aplicación, sea para pozos someros o profundos, temperaturas

elevadas, etc.

La bombeabilidad es una propiedad que nos indica el tiempo que transcurre desde que

se hace la mezcla con agua hasta el fragüe inicial, es decir, que establece el tiempo

- 34 -

disponible para colocar el cemento en el espacio anular. Depende de la composición

química del cemento, la relación agua-cemento y de los aditivos agregados.

El tiempo de bombeo es medido con un aparato que se llama consistómetro, en el cual

se simulan las condiciones de presión y temperatura a las que corresponden al pozo. Se

considera el comienzo de fragüe cuando se llega a una determinada “consistencia” de la

mezcla.

Por otra parte como las lechadas de cemento pierden agua frente a las formaciones

permeables, se forma un revoque de cemento con fragüe deficiente, este problema se

resuelve con el agregado de aditivos reductores de pérdida de filtrado.

Según lo anteriormente mencionado podemos decir, que la inyección es un enemigo de

una buena cementación, por lo que previo al bombeo de las lechadas propiamente dicha,

se bombea al pozo un pre flujo, que por sus características de diseño, es un colchón

lavador o también denominada lechada removedora.

- 35 -

CAPÍTULO III

- 36 -

3. PROPIEDADES REQUERIDAS DE UNA LECHADA DE CEMENTO.

De acuerdo al Ingeniero L. Jijón de Weatherford (6), al diseñar la composición de una

lechada de cemento deben considerarse varios factores tales como las profundidades de

terminación, la temperatura del pozo, las condiciones del mismo y los problemas que se

susciten durante la perforación.

Por tanto las propiedades de una lechada de cemento son influenciadas por factores tales

como:

1. Profundidad del pozo.

2. Temperatura y presión del pozo.

3. Presión hidrostática de la columna de lodo.

4. Viscosidad y contenido de agua de la lechada.

5. Tiempo de bombeabilidad o espesamiento.

6. Resistencia requerida del cemento para soportar cañería.

7. Calidad del agua de mezclado disponible.

8. Tipo de fluido de perforación y aditivos del fluido.

9. Densidad de la lechada.

10. Calor de hidratación o de reacción.

11. Permeabilidad del cemento fraguado.

12. Control de filtración.

13. Resistencia al ataque de las sales de fondo de pozo.

- 37 -

En la actualidad las compañías de servicios petroleros cuentan con equipos de

laboratorios y ensayos, los mismos que simulan las condiciones de fondo de pozo, por

lo que facilitan los procedimientos.

El Instituto Americano de Petróleo también muestra normas y procedimientos para la

terminación de los pozos los cuales se muestran en la Figura número 13.

FIGURA 13. PUBLICACIONES RELACIONADAS.

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

Spec 10 A.- Especificación para cementos de pozos petrolíferos y aditivos para cementos.

Las especificaciones químicas y físicas, marcas, envases, almacenaje y muestreo se encuentran listados para nueve clases de

cementos para pozos petrolíferos, bentonita, baritina y ceniza volcánica. Incluyen sugerencias para el pedido de los cementos,

requerimientos de equipos de ensayo, y apéndices mostrando una lista actualizada de fabricantes de cemento autorizado para utilizar

el monograma API y las marcas comerciales de cementos vinculadas al mismo.

RP 10B.- Practicas recomendadas para ensayos de cementos para pozos petrolíferos y aditivos para cementos.

Describe los procedimientos adecuados para muestreo, determinación de la calidad y fineza del cemento, preparación de la lechada,

determinación del contenido de agua, densidad, resistencia a la compresión, tiempo de bombeabilidad, control de filtración,

permeabilidad, viscosidad y propiedades reológicas, cementos para zonas congeladas y apéndices con los aparatos estandarizados a

ensayar.

BUL 10C.- Boletín de nomenclatura de cementos para pozos petrolíferos.

Ofrece las definiciones de los términos usados comúnmente relacionados con las cementaciones.

Spec 10D.- Especificaciones para centralizadores de casing.

Ofrece las dimensiones estándar y procedimientos para ensayar los centralizadores de cañería.

BUL D4.- Efectos de los aditivos de los fluidos de perforación sobre los cementos para pozos petrolíferos.

Los efectos de diferentes productos químicos para tratamiento de lodos de perforación sobre el tiempo de bombeabilidad y la

resistencia de los cementos API clases A, D y E.

Oil Well.- Practicas de cementación en los Estados Unidos, 1959

Informe de las prácticas de cementación de pozos en los Estados Unidos, incluyendo historia de pozos y legislaciones de gobierno

para cementaciones.

Spec 13A.- Especificaciones para los materiales de fluidos de perforación de pozos petrolíferos.

Citan los requerimientos físicos y procedimientos de ensayos para baritina, bentonita y arcillas utilizadas en los fluidos de

perforación.

RP 13B.- Practicas recomendadas para procedimientos estándar para ensayos de fluidos de perforación.

Cubre los procedimientos estándar y equipos para ensayos de fluidos de perforación.

- 38 -

3.1. INFLUENCIA DE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA DEL

POZO.

El tiempo de bombeabilidad y la resistencia a la compresión de las lechadas de cemento

se ven afectadas por la presión y la temperatura del pozo.

La temperatura tiene mayor influencia, ya que, a medida que esta aumenta, la lechada

de cemento se deshidrata y fragua más rápidamente ocasionando que el tiempo de

bombeabilidad disminuya. Ver Anexo 1.

Como es de nuestro conocimiento las gradientes de temperatura varían según las áreas

geográficas; el promedio de gradientes geotérmicos es de 0,8º a 2,2º F por cada 100 pies

de profundidad.

Por medio de estudios de perfiles y DST (ensayos de formaciones a pozo abierto), la

Tecnóloga Diana Armijos de Schlumberger (7), nos comentó que podemos obtener las

estimaciones de presiones estáticas de fondo de pozo.

Las temperaturas de circulación de fondo de pozo se obtienen mediante los sustitutos

registradores de temperatura que son acoplados a la sarta de perforación y se bajan al

pozo durante los acondicionamientos del lodo, antes de bajar la cañería. Una vez con

estos datos obtenemos la relación temperatura estática versus temperatura de circulación

del fondo de pozo, de esta manera establecemos el tiempo de bombeabilidad de una

lechada de cemento. Ver Anexos 2 y 2.2.

- 39 -

La presión que es impuesta a la lechada por el peso hidrostático de los fluidos que están

dentro del pozo, también reduce el tiempo de bombeabilidad. En pozos profundos, la

presión hidrostática mas la presión de superficie, que es la presión de bombeo, durante

el desplazamiento, pueden llegar a exceder los 20000 PSI (1408 Kg/cm2). Ver Tabla 3.

Las presiones Hidrostáticas que producen las distintas densidades de los fluidos, a

diferentes profundidades, están en la Tabla número 4.

El diseño de las lechadas de cementos para condiciones específicas de pozo y velocidad

de desplazamiento de la lechada por cada 1000 pies (305mts) de profundidad, así como

la potencia hidráulica requerida, caudal de desplazamiento, volumen de lechada, y

relación entre el diámetro del pozo y cañería, se utilizan como bases para la

determinación del tiempo de bombeo que resultará a partir de una composición

determinada de la lechada. Los datos de resistencia del cemento están basados en las

temperaturas y presiones a que está expuesta la lechada en el fondo del pozo, e indican

el tiempo requerido para que el cemento resulte suficientemente fuerte para soportar el

casing.

3.2. TIEMPO DE BOMBEABILIDAD.

El tiempo mínimo de bombeabilidad, es el tiempo que se requiere para mezclar y

bombear la lechada dentro del pozo y hacia el anillo en el espacio comprendido entre la

cañería y el pozo. En el laboratorio se cuenta con equipos que sirven también para

- 40 -

determinar el tiempo de bombeabilidad de cualquier lechada de cemento bajo

condiciones de laboratorio, está especificado en los procedimientos de ensayos

recomendados por el API.

En los ensayos de tiempo de bombeabilidad se simulan las condiciones del pozo, se

establecen, para temperaturas de hasta 500 ºF (260 ºC) y presiones que exceden los

25000 PSI (1760 Kg/cm2).

Mientras se aplica calor y presión a la lechada de cemento colocada en el Consistómetro

que se muestra en la figura 14, continuamente se lee y registra en un grafico la

consistencia de la misma. El límite de la bombeabilidad ha sido establecido cuando la

lechada adquiere 100uc. (Unidades de consistencia).

Fuente: Laboratorio de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 14. CONSISTÓMETRO PRESURIZADO.

- 41 -

Las recomendaciones específicas del tiempo de bombeabilidad dependen del tipo de

trabajo, condiciones de pozo y del volumen de cemento que se desea bombear. Cuando

la profundidad a cementar sea de 6000 a 8000 pies (1830 a 2440mts), el tiempo de

bombeabilidad comúnmente previsto en el diseño de la lechada será de 3 a 3 ½ horas.

Este periodo nos permite un factor de seguridad adecuado ya que algunas

cementaciones de gran volumen requieren más de 90 minutos para ubicar la lechada.

Algunos trabajos de cementación de Liners profundos dentro de los cuales

frecuentemente se encuentran temperaturas elevadas, un tiempo de bombeabilidad de 3

a 3 ½ horas sigue siendo adecuado.

El tiempo de bombeabilidad que se necesita para colocar un tapón de cemento no deberá

exceder 1 hora, ya que la mayoría de los trabajos son terminados en menos de una hora.

En cementaciones a presión, los requerimientos para tiempo de bombeabilidad varían

según las distintas técnicas. Cuando se efectúa una cementación a presión los factores

que nos reducen significativamente el tiempo de bombeabilidad de la lechada, son los

cortes o interrupciones del bombeo con hesitación; normalmente estas interrupciones no

son consideradas en los ensayos de laboratorio, ya que pueden influir para dejar el

cemento fraguado en la tubería de producción antes de finalizar la cementación a

presión.

Para trabajos de cementación críticos, en profundidades mayores a 12000 pies

(3700mts), el agua del yacimiento que se usará para ser mezclada con el cemento deberá

ser siempre ensayada antes de la cementación. Las relaciones entre el tiempo de

bombeabilidad y la profundidad del pozo se citan en el Anexo 3.

- 42 -

3.3. VISCOSIDAD Y CONTENIDO DE AGUA DE LAS LECHADAS

DE CEMENTO.

Cuando se realizan cementaciones primarias, las lechadas de cemento de las mismas

deben poseer una viscosidad o consistencia que ofrezcan un desplazamiento eficiente

del lodo, permitiendo de esta manera una buena adherencia del cemento con la

formación y la cañería.

La norma API 10B especifica las cantidades de agua que admite el cemento.

FIGURA 15. CANTIDAD DE AGUA ADMITIDA POR EL CEMENTO.

Agua máxima.- se entiende por agua máxima de una lechada, al volumen de esta que se ha mezclado y se

separe como agua libre con un valor máximo de 1 a 1,5%. Para llegar a esta conclusión se utilizan probetas

graduadas de 250 ml., en las cuales se coloca la lechada luego de haber sido mezclada en un consistómetro de

Presión Atmosférica durante 20 minutos, midiéndose el agua que separe en anillos y calculando el porcentaje.

El agua máxima es la cantidad generalmente usada en la mayor parte de las cementaciones, porque nos da el

máximo rendimiento.

Agua normal.- es el volumen de agua de mezclado que nos da una consistencia de 11 unidades, las cuales son

medidas en un Consistómetro de Presión Atmosférica después de 20 minutos de agitación. El agua normal se la

conoce también como Agua Optima, ya que nos da una buena lechada, y también es fácilmente bombeable.

Agua mínima.- se conoce como agua mínima al agua de mezclado que nos da 30 unidades de consistencia en el

Consistómetro de presión atmosférica, después de 30 minutos de agitación. Esta representa una lechada muy

espesa y viscosa, la misma que es usada por ejemplo para controlar pérdidas de circulación.

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 43 -

Para lograr estos objetivos, las lechadas de cemento son mezcladas con una cantidad de

agua la cual proveerá un volumen de cemento fraguado igual al volumen de la lechada

sin que ocurra una separación de agua libre.

El tamaño de la partícula, el área superficial y los aditivos, influyen en la cantidad de

agua de mezclado requerida para lograr una viscosidad particular de la lechada.

Debemos recordar que en una columna cementada, el exceso de agua libre se separa

formando bolsones, en lugar de desplazar las gotas hacia la parte superior. Esto puede

ser ensayado directamente en el laboratorio con columnas de vidrio como se muestra en

la figura 16, notándose la separación de anillos de agua que empiezan a formarse 15

minutos después que la lechada ha sido puesta en el tubo, en el caso de tener exceso de

agua.

También debemos considerar que, si bien el incremento en el contenido de agua nos

permitirá mayores tiempos de bombeo y retardo en el fragüe, nunca se debe incrementar

el agua del cemento, a menos que se agregue bentonita o un material similar, las

mismos que tienen la propiedad de retener el agua, ya que si esta existe en mayores

proporciones nos producirá un cemento de poca resistencia al esfuerzo y a la corrosión.

- 44 -

3.4. RESISTENCIA DEL CEMENTO PARA SOPORTAR EL CASING.

El cemento requiere una determinada resistencia a la compresión para soportar una sarta

de casing.

Las investigaciones han demostrado que una capa de cemento en un anillo de 10 pies,

teniendo solamente 8 PSI de resistencia a la tensión, puede soportar más de 200 pies de

casing, aun bajo bajas condiciones de adhesividad del cemento.

Al fijar el casing de superficie cuando sean requeridas elevadas cargas de trepano para

retirar el equipo de flotación, se ejerce una carga adicional a través del casing y la capa

Fuente: Laboratorio de BJ-Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 16. PROBETA - PORCENTAJE DE AGUA

LIBRE.

- 45 -

de cemento. En el cuadro podemos ver las longitudes mínimas de casing, además de

medidas de portamechas que pueden ser soportados por una columna de cemento.

Debido a que los ensayos de resistencia del cemento son analizados más para la

compresión que para la tensión, los valores deben ser convertidos desde la resistencia a

la compresión a resistencia a la tensión.

Como regla general se conoce que, la resistencia a la compresión es de 8 a 10 veces

mayor que la resistencia a la tensión; es decir, la resistencia a la tensión de 8 PSI será

equivalente a 80 a 100 PSI de resistencia a la compresión.

La Figura 17 muestra la resistencia a la tensión de diferentes casings para una respectiva

columna de cemento.

FIGURA 17. RESISTENCIA A LA TENSIÓN DE DIFERENTES

CASINGS.

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

Longitud de casing y medida de portamechas soportadas por una columna de cemento de 10 pies de longitud con 8 PSI de resistencia

a la tensión

Casing Portamechas Longitud Medida Libraje Medida (pulg.) Casing (Plug.) (Lb. /ft) OD ID (pies) 7 17,00 4 ¾ 2 94 8 5/8 24,00 6 ¼ 2 ¼ 67 10 ¾ 32,75 6 ¾ 2 7/8 72 13 3/8 48,00 9 3 ¼ 50

- 46 -

En la industria petrolera generalmente es aceptable una resistencia a la compresión de

500 PSI es adecuada para la mayoría de las operaciones.

Al decidir cuanto tiempo deberá esperarse para que el cemento fragüe; es decir, el

tiempo WOC, es de mucha importancia que se conozca lo siguiente:

1. conocer la resistencia del cemento antes de que continué la perforación.

2. conocer las características del desarrollo de la resistencia de los cementos en

uso.

En la tabla 5 se observan que los valores de resistencia a la compresión del cemento, la

temperatura de curado es muy significativa en el desarrollo de la resistencia.

Las siguientes observaciones que muestran la resistencia a la compresión de los

cementos para soportar cañería están basadas en investigaciones y experiencias de

campo, a continuación anoto lo que nos dijo el Ingeniero J. Rosas de Weatherford (8):

1. Las resistencias elevadas del cemento no son siempre requeridas para soportar el

casing mientras se está perforando así como también el aumento de la densidad

de la lechada, el tiempo requerido para desarrollar la resistencia a la compresión

adecuada se ve disminuido.

2. La densificación incrementa la resistencia y el calor de hidratación del cemento.

- 47 -

3. Las lechadas de cemento con excesiva relación de agua dan como resultado

cementos débiles, y por consiguiente deberán evitarse en los extremos de

cañería.

4. Mediante la selección de cementos apropiados, junto con buenas prácticas de

cementación, el tiempo WOC de cementación de cañería de superficie puede

reducirse de 3 a 4 horas en condiciones operativas en verano y de 6 a 8 horas

bajo condiciones operativas en invierno.

3.5. AGUA DE MEZCLADO.

El agua para mezclar con el cemento debe ser razonablemente limpia y libre de

productos químicos solubles, materia orgánica, álcalis y otros materiales contaminantes.

Pero esto en la práctica no siempre resulta, pero siempre se debe buscar la mejor fuente

de agua. El agua mas utilizada en el proceso de cementaciones es el agua del

yacimiento, o en su defecto de una pileta abierta cerca del equipo, la misma que ha sido

provista de zonas acuíferas perforadas poco profundas, o de un lago. Esta agua es

satisfactoria para ser mezclada con el cemento para pozos con profundidades menores a

5000 Pies (1524mts), particularmente cuando es relativamente clara y posee un

contenido de sólidos menor a 500 ppm.

Los materiales inorgánicos como los cloruros, sulfatos, hidróxidos, carbonatos y

bicarbonatos aceleran el fragüe del cemento, dependiendo de la concentración de cada

- 48 -

uno de ellos. Estos productos cuando se encuentran mezclados en pequeñas

proporciones con el agua tienen un efecto dañino en los pozos poco profundos. Esta

misma agua si se la utilizara en pozos profundos con alta temperatura causará un fragüe

prematuro de la lechada de cemento, especialmente si el agua contiene ciertas

cantidades de carbonatos y bicarbonatos. Ver Figura 18.

El agua de mar por su alto contenido de sales (30000 a 40000 ppm), acelera el fragüe.

Estos aceleradores pueden ser neutralizados con un retardador para utilizar el agua en

zonas con elevadas temperaturas.

Cuando se dispone de agua potable, siempre es recomendable usar estas en lugar de

otras aguas, en cuyo caso deberán ser analizadas y ensayar las lechadas en el

laboratorio.

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 18. EFECTO DEL AGUA DE MEZCLADO SOBRE EL

CEMENTO.

- 49 -

3.6. EFECTOS DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN Y ADITIVOS

SOBRE EL CEMENTO.

La remoción efectiva del lodo de perforación durante el desplazamiento de la lechada,

según el Ingeniero Marco Corrales (9), es uno de los problemas en la cementación del

pozo, el mismo que resulta muy significativo. La contaminación y dilución por el lodo

pueden dañar los sistemas de cementación, así también los aditivos del lodo y del

revoque. Ver Figura 19.

La mejor forma de combatir las contaminaciones del lodo y los efectos de los aditivos

del lodo, es con la utilización de tapones de goma en la cañería y entre los fluidos y

pre-flujos lavadores a la cabeza de la lechada, que pueden ser del tipo de lechadas

removedoras, colchones químicos y colchones mecánicos.

- 50 -

3.7. DENSIDAD DE LA LECHADA.

La densidad de una lechada en todos los trabajos de cementación, con excepción de los

trabajos de cementación a presión, debe ser lo suficientemente elevada para controlar el

pozo. En la tabla a continuación se muestran los aditivos que se utilizan para controlar

la densidad. La Figura 20 muestra los aditivos que se utilizan para controlar la densidad.

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 19. EFECTOS DE LOS ADITIVOS DEL LODO SOBRE LA

LECHADA DE CEMENTO.

- 51 -

Para bajas densidades, de 10,8 a 15,6 lbs/gal (1295 a 1870 Kg/lt) se utilizan materiales

que requieren mucha cantidad de agua; para densidades elevadas, de 15,6 a 22 lbs/gal

(1870 a 2600 Kg/lt) se utilizan dispersantes y aditivos densificantes tales como baritina,

hematita, etc.

En las operaciones de campo la densidad es controlada con una balanza de lodo

estándar.

Se debe recalcar que, para corregir los defectos de medición de densidad, se han

fabricado balanzas presurizadas, las cuales presurizan la lechada a unos 30 Psi

aproximadamente, reduciendo las burbujas de aire entrampadas en la mezcla a un

mínimo espacio.

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 20. ADITIVOS PARA CONTROLAR LA DENSIDAD DE LA

LECHADA.

- 52 -

3.8. PÉRDIDAS DE CIRCULACIÓN.

Al seleccionar los materiales para controlar perdidas de circulación deben tenerse en

cuenta dos factores:

Los materiales deben poderse manipular por el equipo de bombeo, y

Las aberturas deben ser suficientemente pequeñas para permitir que tal material

taponará y sellará.

Si las aberturas son muy grandes, los aditivos para evitar las pérdidas de circulación,

pueden resultar ineficaces; si este fuera el caso se utilizarán lechadas a base de cementos

semisólidos del tipo de fragüe instantáneo, conocido como flash-set.

3.9. PÉRDIDA POR FILTRADO.

El control de filtración de las lechadas de cemento es un factor muy importante en

cementaciones ya que cuando la lechada de cemento atraviesa zonas de baja presión y

permeables ocurren pérdidas de fluidos. Como el volumen de la fase acuosa decrece, la

densidad de la lechada aumenta, ocasionando cambios en las propiedades de la lechada

(Reología, tiempo de espesamiento, etc.) con respecto al diseño original. Esto se reduce

en un aumento en la viscosidad de la lechada y una rápida depositación del revoque del

filtrado, restringiendo el flujo. Ver Figura 21.

Los factores que influyen en la pérdida por filtrado son: el tiempo, la presión, la

temperatura y la permeabilidad.

- 53 -

El API ha especificado un ensayo para medir la filtración en 30 minutos con 100 a 1000

PSI de presión en un aparato llamado filtro prensa. Figura 22.

Fuente: Registros de Schlumberger.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 22. FILTRO PRENSA.

FIGURA 21. FILTRACIÓN EN UNA CEMENTACIÓN.

- 54 -

3.10. CALOR DE HIDRATACIÓN.

Al ser mezclado el cemento con el agua ocurre una reacción exotérmica acompañada

con una considerable liberación de calor. Mientras mayor sea la masa de cemento,

mayor será la evolución del calor.

El calor de hidratación; llamado algunas veces calor de la reacción o calor de solución,

se ve influenciado por la fineza y por la composición química del cemento, por los

aditivos, y por el medio ambiente en el fondo del pozo.

- 55 -

CAPÍTULO IV

- 56 -

4. EQUIPOS Y PERSONAL PARA LA OPERACIÓN DE CEMENTACIÓN.

4.1. EQUIPO DE LABORATORIO.

El equipo de laboratorio es uno de los pasos importantes para determinar las

especificaciones requeridas de la lechada de cemento, ya que es aquí donde se van a

simular las condiciones del yacimiento, y observar cual de los aditivos, ya sean estos

retardadores, aceleradores, la cantidad de agua, las condiciones de presión y de

temperatura a las cuales será sometido el cemento, estas especificaciones serán de

mucha utilidad para realizar un buen trabajo de cementación, ya que si nuestro cemento

es de mala calidad se requerirá realizar cementaciones remediales, lo cual implicaría

costos adicionales.

Generalmente, se efectúan los siguientes ensayos para cementación:

• Ensayos de tiempo de espesamiento a temperaturas de circulación de fondo

comprendidas entre los 32° y los 600°F y presiones de fondo de 0 a 40.000 PSI.

• Resistencia a la compresión a temperaturas estáticas de fondo comprendidas

entre los 0°F y los 750°F y presiones de 0 a 20.000 PSI.

• Análisis ultrasónico de desarrollo de la resistencia del cemento.

• Viscosidad.

• Agua libre.

• Reología.

• Resistencia de gel.

- 57 -

• Pérdida por filtrado.

• Pérdida de circulación.

• Arrastre de aire, formación de espuma y densidad de la lechada.

• Compatibilidad lodo/espaciador/cemento.

• Remoción del lodo y humectabilidad del espacio anular.

• Expansión del cemento.

4.1.1. CONSISTÓMETRO.

Consistómetro de presión atmosférica.

El consistómetro de presión atmosférica (Ver Figura 23), es un aparato dentro del cual

se vierte la lechada de cemento dentro de una celda, en su parte interior contiene una

paleta la misma que servirá para mantener en movimiento a la lechada de cemento.

El equipo, calibrado a una temperatura comprendida entre 32° y 200°F, se mantiene

calentando aproximadamente por unos 20 minutos; se utiliza para acondicionar

lechadas, para realizar los ensayos destinados a determinar la cantidad de agua libre

existentes en una lechada, la misma que no debe ser mayor al 5% en la lechada de

relleno y en la lechada de cola al 3%, así como también la cantidad de pérdida por

filtrado y las propiedades reológicas de una lechada.

- 58 -

Consistómetro presurizado.

El consistómetro presurizado es un equipo que contiene una celda cilíndrica en su

interior para colocar la lechada de cemento, esta se mantiene con un movimiento

rotativo; provisto de un equipo de paletas fijas, todo el contenido se encuentra en una

cámara de alta presión. (Ver Figura 24).

Con instrumental calibrado para trabajar hasta 40.000 PSI y 600°F, se emplea en los

ensayos de tiempo de espesamiento para medir el tiempo durante el cual una lechada en

particular permanece en estado fluido bajo ciertas condiciones de laboratorio que

simulan las condiciones de pozo. Estas pruebas resultan de utilidad al comparar varios

cementos de pozos petroleros.

Fuente: Laboratorio de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 23. CONSISTÓMETRO A PRESIÓN ATMOSFÉRICA.

- 59 -

4.1.2. BALANZA PRESURIZADA.

El funcionamiento de este equipo es simple y básico, en el recipiente se llena de fluido,

en este caso la lechada de cemento, tapamos el recipiente, luego con la bomba

presurizamos, después es colocado en la balanza para ser pesado. Ver Figura 25.

Fuente: Laboratorio de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 24. CONSISTÓMETRO PRESURIZADO 2.

- 60 -

4.1.3. VISCOSÍMETRO FANN.

El viscosímetro Fann (Ver Figura 26), disponible en dos modelos (las series 34 y 35), es

un instrumento versátil que se utiliza en el laboratorio para efectuar ensayos de

viscosidad. El modelo de la serie 34 posee dos velocidades de prueba, 600 y 300 rpm, y

una posición neutral para determinar la gelificación tixotrópica de los fluidos de

perforación, es decir su Reología.

Este módulo se usa para evaluar los fluidos tales como fluidos plásticos Bingham. El

modelo de la serie 35 es una versión de seis velocidades que se emplea para hacer

ensayos a 600, 300, 200, 100, 6 y 3 rpm sin detener la rotación, se lo hace a temperatura

Fuente: Laboratorio de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 25. BALANZA PRESURIZADA.

- 61 -

ambiente. Muestra el esfuerzo de corte (lecturas del Fann) continuamente en una escala

graduada y permite observar características de viscosidad en función del tiempo.

Las lecturas para determinación de parámetros reológicos que se requieren actualmente

son las lecturas a 300, 200, 100, 6 y 3 y rpm, por lo que el viscosímetro de la serie 34 ya

no cumple los requerimientos del API.

La lechada se introduce en una celda que en su interior contiene una paleta que

mantiene en movimiento a la misma (Ver Figura 26,1). La muestra obtenida la

colocamos en una probeta de 250 ml, esperamos por un tiempo de 2:00 horas para saber

la cantidad de agua libre que se desprendió.

Fuente: Laboratorio de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 26. VISCOSÍMETRO FANN.

- 62 -

4.1.4. ANALIZADOR ULTROSÓNICO DE LA LECHADA DE

CEMENTO (UCA).

El Analizador Ultrasónico de cemento es un instrumento que se emplea para monitorear

el desarrollo de la resistencia a la compresión de una muestra de cemento, el mismo que

en la parte superior derecha tiene un programador en el cual se digitan los valores de

Temperatura circulante y Temperatura estática; así como también tengo que verificar la

densidad de la lechada, ya que según esta cambia la concentración de los aditivos

colocados al cemento. (Ver Figura 27).

La diferencia de tiempo que registra un impulso ultrasónico al ser transmitido y recibido

a través de una celda de ensayo (Ver Figuras 27.1 y 27.2), es traducida en un valor de

Fuente: Laboratorio de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 26.1. CELDA Y PALETA DEL

VISCOSÍMETRO FANN.

- 63 -

resistencia a la compresión por una unidad micro-procesadora central capaz de efectuar

ocho pruebas independientes al mismo tiempo sin destruir las muestras.

Como no se rompen las muestras sometidas a ensayos, es posible utilizar una muestra

de ensayo para remplazar numerosos ensayos cuando se desea conocer el desarrollo de

la resistencia para distintos tiempos de curado a una temperatura específica.

Los datos sobre resistencia de cualquier período pueden recuperarse si se solicita al

microprocesador que los alimente en un plotter computarizado, que producirá un gráfico

del desarrollo de la resistencia a la compresión en función del tiempo de curado.

El UCA permite al operador determinar cuándo el cemento ha alcanzado un nivel

satisfactorio de desarrollo de resistencia a la compresión y le evita tener que esperar que

transcurra un tiempo arbitrario de curado para determinar si es conveniente proseguir

con las operaciones seguras.

Cuando se realizan cementaciones a doble etapa por lo general se dan de 18 a 20 horas

para que fragüe el cemento, después de este tiempo se puede continuar la operación. Ver

Anexo4.

- 64 -

FIGURA 27. ANALIZADOR ULTRASÓNICO DE LA LECHADA DE

CEMENTO - UCA

FIGURA 27.2. CELDA

DEL UCA – VISTA SUPERIOR

FIGURA 27.1. CELDA

DEL UCA

Fuente: Laboratorio de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

Fuente: Laboratorio de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

Fuente: Laboratorio de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 65 -

4.1.5. Reporte de Laboratorio.

El reporte de Laboratorio, consiste en una hoja donde se detalla todo el estudio del

comportamiento del fluido o lechada de cemento en el fondo del pozo, y la composición

de la misma, es decir además de cementos que aditivos tiene. En conclusión lo que se

realizó en el Laboratorio con los diferentes equipos.

Primero se coloca en la parte superior los datos de los representantes de ambas

compañías, es decir tanto de la operadora como de la compañía dueña del pozo,

seguidamente se anota el tipo de trabajo, profundidades, tipo de lodo, descripciones de

las lechadas, tanto de la primera como de la segunda etapa.

Contiene toda la información para que este informe facilite la búsqueda de la

información en el momento de mezclar, bombear y desplazar el cemento, también será

de mucha utilidad en caso de alguna falla por errores de personal.

En la Figura 28 se detalla un reporte de Laboratorio real, así es como se detallan los

estudios, en la parte final tiene un casillero donde se pueden realizar comentarios, en los

cuales el Laboratorista puede sugerir algún otro punto para el trabajo.

- 66 -

LABORATORY REPORTECUADOR DISTRICTDATE: 29 JUNE 2005

OPERATOR: PETROPRODUCCION CUSTOMER REP.: WELL: DM-29 BJ SERVICES REP.: ING. MARCO CORRALESFIELD: DM TESTED BY: DAYANA MACIAS A.

JOB TYPE: CASING SIZE (in.): 7" MUD TYPE: TVD 10120 CASING WEIGHT (lb/ft): 26 #/ft MUD WEIGHT: 10,2 ppgMD 10200 BIT SIZE (in.): 9.785"

SLURRY DESCRIPTIONS: SLURRY BLENDS:

1ra. ETAPA "G" + 1,4%BA-10B + 0,7%CD-33B + 0,15%FL-54B + 0,08%R-8 + 2 GHS FP-6L 2da. ETAPA "G" + 8%GEL + 0,7%BA-10B + 0,2%CD-33B + 0,15%FL-54B + 0,1%R-8 + 2 GHS FP-6L

SLURRIES: TAIL Requested Thickening Time (hrs:min): Requested Fluid Loss (mL/30min): Requested Comp. Strength (psi (hrs)): Cement Manufacturer: COMODORO COMODORO Cement Lot/Mill No.: L 2.5 L 2.5 Lab Schedule: 9.7 MODIFIED 9.3 MODIFIED Mix Water Type (Fresh/Sea): FRESH FRESH Mix Water Source LOCATION LOCATION Mix Water Density (lb/gal): 8,34 8,34 Test Number: 1 1 Test Date: 24/06/05 24/06/05 SLURRY DENSITY (lb/gal): 15,60 12,50 SLURRY YIELD (cu ft/sk): 1,20 2,23 TOTAL FLUID REQ'D (gal/sk): 5,19 12,66 MIX WATER REQ'D (gal/sk): BHST (°F): 213 213 @ depth (ft): 10120 10120 BHCT or BHSQT (°F): 162 162 THICKENING TIME (hr:min): 3:30 4:30 Consistometer Serial No.: 701/527 701/527 FLUID LOSS (mL/30min): 42 @ pressure (psi): 1000 Fluid Loss Cell Serial No.: 708/188 API FREE WATER (% @ 2 hrs): 0 1 @ inclination angle (degrees): COMPRESSIVE STRENGTH @ temperature (°F): 211 184 @ confining pressure (psi): 3000 3000 @ 8 hrs (psi): 770 400 @ 12 hrs (psi): 2000 600 @ 18 hrs (psi): 2300 700 @ 24 hrs (psi): 2400 750 @ 36 hrs (psi): @ 48 hrs (psi): U.C.A. Serial No.: RHEOLOGY @ temperature: BHCT Room BHCT Room BHCT Room BHCT Room BHCT Room BHCT 300 rpm 275 205 90 80 200 rpm 225 190 70 56 100 rpm 190 98 45 36 6 rpm 25 24 16 11 3 rpm 20 12 14 10Viscometer Serial No.: 3488 3488 BINGHAM PLASTIC MODEL Plastic Viscosity (cp): 204,9 70,0Yield Point (lbf/100ft2): 24,0 10,8Correlation Coefficient: 0,9485 0,9978POWER LAW MODEL n' 0,6003 0,4439k' (lbf·secn'/ft2) 0,0592 0,0518Correlation Coefficient: 0,9890 0,9800BP SETTLING TEST @ temp. (°F): Specific Gravity @ Top: Specific Gravity @ Bottom: COMMENTS:

90

LEAD

90

7" CASING

Fuente: Reporte después del trabajo – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 28. REPORTE DE LABORATORIO.

- 67 -

4.2. EQUIPO DE SUPERFICIE.

Los equipos de superficie son los encargados de preparar la lechada para posteriormente

ser bombeada. Se encargar de mezclar, controlar el eso y de bombear correctamente la

lechada. A continuación presentamos una breve descripción de algunos equipos

superficiales que se usan generalmente en las operaciones de cementación.

4.2.1. Cabezas de cementación.

Las Cabezas de Cementación (Ver Anexo 5), es la conexión en la parte superior del

casing, para realizar el enlace con las líneas de cementación. Siempre se utilizan porque

proveen un sello ajustado con el casing. Este equipo va conectado al Landing Join, que

es una junta que sirve de conexión entre la cabeza de cementación y el casing. (Ver

Figura 29 y 30).

FIGURA 29. LANDING JOIN.

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 68 -

El utilizar este equipo provee de un método confiable y fácil para lanzar los tapones

dentro del casing antes y después del cemento en los trabajos de cementación.

Existen diferentes tipos:

• Swage (Simple botella) - Se remueve cada vez que se requiera enviar un tapón.

• Single-plug container - Tiene en espera solo un tapón.

• Double-plug container - Tiene en espera dos tapones.

• Rotating head - Tiene en espera tapones y permite rotación del casing.

FIGURA 30. CABEZAS DE CEMENTACIÓN.

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 69 -

4.2.2. Silos en la base de la Compañía contratista.

Los silos tenemos de diferentes tamaños, los más pequeños son los mismos que vienen

montados en el bulk para transportar el cemento hasta el campo, y los más grandes se

tienen en la locación ya que permiten un mayor almacenamiento del cemento.

Tienen una tubería donde se carga el cemento seco, otra línea de aire que servirá para

presurizarlo, y así mismo una línea de alivio para liberar la presión dentro del tanque.

(Ver Figuras 31, 31.1 y 31.2).

FIGURA 31. SILOS EN LA BASE DE LA COMPAÑÍA

CONTRATISTA.

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 70 -

4.2.3. Camión Bulk.

Estos camiones son los encargados de transportar el cemento hacia la locación, para

posteriormente ser mezclados con agua, recordemos que al transportar el cemento este

va sin ser mezclado, únicamente lo que lleva en su mezcla, son los aditivos.

(Ver Figura 32).

Son cargados mediante líneas de aire, lo cual hace que el cemento se presurice.

FIGURA 31.2. SILO PARA SER

TRANSPORTADO AL CAMPO.

FIGURA 31.1. SILOS

EN LA BASE.

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 71 -

4.2.4. Camiones cementadores – PSM.

El mezclador de lechadas de precisión (PSM), es un sistema de mezclado de cemento

re-circulador, el cual permite preparar y controlar la densidad de lechadas consistentes

para un amplio rango de densidades.

Compacto y liviano, el PSM utiliza la energía de mezclado de la lechada que se re-

circule mientras se incorpora el cemento a granel al sistema y mezcla exhaustivamente

la lechada resultante. El PSM, ha sido diseñado tomando en cuenta al operador y al

FIGURA 32. CAMIÓN BULK.

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 72 -

encargado de mantenimiento y plantea pocos problemas de mantenimiento. El sistema

posee muy pocas partes móviles y se controla con una sola palanca.

Las versiones móviles de PSM son las unidades de cementación tales como el Modelo

118 (compacto) que se muestra en la foto, el Modelo 148 (tractor-remolque) y el

Modelo 138 (compacto). Ver Figura 33.

El PSM ha sido diseñado para brindar un control preciso de la densidad (puede mezclar

cualquier lechada bombeable con una diferencia de apenas ± 0,2 libras/galón), una

densidad constante (el sistema mantiene una lechada homogénea durante todo el

trabajo), mezclado a altos caudales (superiores a los 10 BPM), mezclado con densidades

pesadas (lechadas de hasta 22 lb/gal a 4 BPM), mezclado continuo a cualquier caudal

deseado para satisfacer los requerimientos normales de cementación y mezclado en

batches de cantidades sumamente pequeñas de lechada.

FIGURA 33. CAMIÓN PSM (PRESSURE SLURRY MIXER).

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 73 -

La unidad consta de los siguientes componentes:

_ Una consola de comando, que alberga todos los controles en un lugar central y

permite al operador ingresar la densidad deseada antes de que se inicie la cementación.

_ Un microprocesador, que monitorea constantemente la densidad de mezclado y ajusta

el flujo total para mantener la densidad deseada.

_ Dos Densímetros DB-IV, uno de los cuales mide continuamente la densidad de la

lechada en la cubeta pequeña de recirculación y el otro que mide la densidad final de la

lechada. Ambos emplean una celda de peso electrónica para mayor precisión y

confiabilidad.

_ Un Mini monitor (3305), que muestra en tiempo real el desarrollo de un trabajo (seis

parámetros: dos de presión, dos de flujo y dos de densidad) y registra la densidad final

de la lechada, a fin de tener un registro permanente de la cementación.

4.2.5. Mini monitor.

El mini monitor (Figura 34), es un sistema portátil de registro de datos y monitoreo que

se utiliza en cementaciones, acidificaciones y pequeños trabajos de fracturamiento. La

unidad, que se muestra en la foto, es resistente y adecuada para ser usada en operaciones

de campos petroleros y costa afuera (Off Short).

El mini monitor se compone de una pantalla o display de altura y remotas, el grabador

analógico de cuatro canales, la impresora externa, el densímetro nuclear, los

transductores de presión y los pick-ups magnéticos.

- 74 -

4.2.6. Densímetro.

Densímetro neumático.

El densímetro neumático consta de un tubo en U pivotado y sustentado por una celda de

peso y accionador neumático. El tubo en U está pivotado sobre dos pivotes flexibles y

acoplado a los niples de entrada de fluido a través de acoplamientos flexibles especiales.

Monitorea continuamente la densidad de la lechada durante las operaciones de

mezclado con el PSM.

La entrada de la lechada al densímetro es conectada al múltiple de descarga de la bomba

por medio de una rejilla y un orificio. (Ver Figuras 35 y 35.1).

Cuando la bomba se encuentra en funcionamiento, la lechada fluye a través del tubo en

FIGURA 34. MINI-MONITOR.

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 75 -

U del densímetro y se devuelve al tanque de mezclado.

Se envía entonces una señal neumática del densímetro al panel de control donde se

muestra la densidad de la lechada en un medidor en libras por galón. En un extremo del

densímetro se encuentran un manómetro de presión de aire, un bloqueador del tubo en

U y un drenaje de filtro de aire.

Densímetro electrónico.

El densímetro electrónico consta de un tubo en U pivotado que se sustenta en una celda

de peso electrónica. El tubo en U se encuentra montado sobre dos pivotes y acoplado a

los niples de entrada de fluido. Tanto el tubo en U como los niples de entrada de fluido

están fabricados de acero inoxidable tipo 316 y los acoplamientos son de neopreno. El

equipo está colocado en una caja de aluminio, que a su vez se encuentra montada en una

base aislada contra vibraciones.

FIGURA 35. DENSÍMETRO.

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 76 -

El rango estándar de medición del densímetro es de 0 a 25 lb/gal (0,00 a 3,00 gramos

por centímetro cúbico).

La lectura de densidad se realiza por medio de un cable estándar que se conecta al

módulo de la pantalla del DB-IV. La salida auxiliar del módulo de la pantalla puede

alimentar un monitor 3305 ó 3600. Por consiguiente, el DB-IV puede emplearse cuando

está conectado a un monitor 3305 ó 3600 localmente o a distancia por medio de un

cable estándar.

Densímetro nuclear.

El densímetro nuclear de cemento es un sistema de monitoreo de densidad diseñado

específicamente para cementaciones. Consta de una unidad pantalla/grabadora, un

equipo fuente/detector y un indicador remoto opcional. Un detector recibe un haz de

radiaciones, proveniente de una pequeña fuente nuclear, que atraviesa la tubería y la

lechada de cemento. El detector amplifica la cantidad de radiación absorbida por el

fluido, que luego se muestra en una pantalla de cristal líquido (LCD) grande y de fácil

FIGURA 35.1. ESTRUCTURA INTERIOR DEL DENSÍMETRO.

Fuente: Base BJ Services - Lago Agrio.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 77 -

lectura. Luego, se produce un trazado calibrada en el registrador integral de gráficos de

tira de papel.

4.3. EQUIPO DE SUBSUELO.

Los equipos de flotación que se utilizan son: zapatos guías, collares flotadores, tapón

inferior (de fondo) y superior (de tope), centralizadores, rascadores, dispositivo de doble

etapa, entre otros.

A continuación se presenta una breve descripción de los accesorios de cementación

utilizados en un trabajo a doble etapa.

4.3.1. DV TOOL.

Esta herramienta se utiliza cuando se realizan cementaciones a doble etapa, permite la

disminución de la presión hidrostática; el DV Tool baja roscado con el casing para que

quede a la profundidad deseada de tal manera que este dispositivo permita bombear a

dos alturas diferentes para cementar a doble etapa. Una explicación detallada de la

operación se encuentra en la secuencia operativa. Ver figura 36.

Existen dos tipos una mecánica y otra hidráulica, la primera se abre mediante una bala

la misma que es lanzada desde la superficie, y la última se abre hidráulicamente luego

- 78 -

de la primera etapa, una vez hecho esto es posible continuar con la cementación. Ver

Anexo 6.

FIGURA 36. DV TOOL.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 79 -

4.3.2. TORPEDO Y TAPONES DE CEMENTACIÓN DEL DV TOOL.

El torpedo es la herramienta, la cual rompe el DV Tool para continuar con la

cementación como se notó anteriormente, los tapones de cementación de esta

herramienta, son de diferentes tipos y cada uno cumple con una función específica,

entre estos están los tapones de la primera etapa, el torpedo abridor, tapón de cierre,

entre otros. Ver Figura 37.

FIGURA 37. TORPEDO Y TAPONES DEL DV TOOL.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 80 -

4.3.3. COLLAR FLOTADOR Y VÁLVULA DE INSERTO

FLOTADORA.

La función del collar flotador es permitir que el casing este flotando dentro del pozo de

acuerdo al llenado parcial y al resultado del efecto de flotación, están ubicados junto o

más arriba del zapato (Ver Figura 38). Al accionar la válvula previene una contra

presión o los reventones o surgencias (blow out) a través del casing (una importante

función es cuando las formaciones de alta presión están expuestas durante la bajada del

casing), sirve para control durante las paradas del desplazamiento.

Actúa como una válvula check, la misma que opera dejando pasar el flujo del fluido

hacia una sola dirección previniendo el retorno de este después de haber terminado el

desplazamiento.

Así mismo los Collares de Etapas son usados para aislar intervalos débiles o secciones

largas de un pozo durante los trabajos de cementación primaria, al utilizar dispositivo(s)

por etapas, un trabajo de cemento extenso puede ser eficientemente reducido en dos o

tres etapas.

De igual manera los collares pueden ser operados en cualquiera de los dos sistemas,

hidráulica o mecánicamente.

La operación mecánica requiere uso de diseños pre-establecidos. Se utilizan tapones de

cierre y “torpedo” (dispositivo de apertura). Ver Anexo 7.

- 81 -

FIGURA 38. COLLAR FLOTADOR.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 82 -

4.3.4. ZAPATO GUÍA.

El zapato guía es un dispositivo que se instala en el extremo inferior del primer tramo de

Casing, tiene la punta redondeada y se utiliza para guiar el casing hasta la profundidad

real (TD – True deep) a través de la perforación evitando que el casing se incruste en la

formación o vaya desmoronando la pared del pozo.

Se usa primero como seguridad en caso de que falle la válvula del collar flotador y

segundo para tener un mejor ingreso del casing al hueco. Ver Figura 39.

Existen diferentes tipos de zapatos guías según las necesidades, se pueden utilizar el

zapato guía, el zapato flotador con válvula check y el zapato flotador con doble válvula

check. Ver Anexo 8.

- 83 -

FIGURA 39. ZAPATO GUÍA.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 84 -

4.3.5. TAPONES DE CEMENTACIÓN.

Para un trabajo de cementación se necesitan tapones, se van a utilizar dos tipos uno

inferior y otro superior, el propósito de usar el primer tapón es limpiar la película de

lodo que se adhiere dentro del casing, separando los fluidos delante de la lechada de

cemento, y evitar de esta forma la contaminación de la lechada, el tapón inferior es

lanzado antes de bombear la lechada de cemento y es desplazado mediante el cabezal de

cementación con fluidos de desplazamiento.

El funcionamiento de cómo asentar los tapones se muestra en el Anexo 9.

Después que el cemento es mezclado y bombeado, se lanza el tapón superior y, a

continuación, el fluido de desplazamiento.

El trabajo de cementación finaliza cuando el tapón superior asienta sobre el tapón

inferior en el collar flotador, collar de asiento o cualquier otro dispositivo que se haya

instalado en el fondo del casing. Ver Figura 40.

- 85 -

4.3.6. RASCADORES.

Son dispositivos mecánicos anexos al casing para limpiar las paredes del pozo cuando

éste es reciprocado o rotado en las operaciones previas de los trabajos de cementación

primaria. Ver Figura 41. Existen varios tipos de rascadores, entre ellos los de alambre o

FIGURA 40. TAPÓN SUPERIOR E INFERIOR.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 86 -

cable, existen también los rascadores sólidos o divididos estos son instalados en la

cañería mientras ésta es bajada en el pozo. Ver Anexo 10.

Los rascadores por reciprocado se instalan en intervalos de 15 a 20 pies a través de la

sección a cementar, mientras los rascadores por rotación normalmente se utilizan en

lugares opuestos a la zona de interés.

4.3.7. CENTRALIZADORES.

Uno de los objetivos principales durante una cementación es suministrar una

distribución razonablemente uniforme de la lechada de cemento alrededor de la cañería,

FIGURA 41. RASCADOR.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 87 -

Los centralizadores mantienen la cañería separada de las paredes del pozo. Contribuyen

a deslizar la cañería por el pozo y proporcionan una separación en todo el largo de la

zona de interés que minimiza la canalización del lodo a través de la lechada de cemento.

Ver Figura 42.

Un tipo de centralizador que se emplea ampliamente cuenta con varios flejes de acero

soldados a anillos terminales también de acero. Normalmente, se ubica un centralizador

en cada tramo de cañería, el cual se colocará atravesando zonas productoras o zonas

débiles (es decir, cuando sea fundamental contar con un anillo de cemento efectivo).

Quizás sea necesario colocar los centralizadores más cercanos entre sí en aquellas

secciones del pozo en donde se desvíe la tubería de la vertical.

FIGURA 42. CANASTAS DE CEMENTACIÓN Y CENTRALIZADOR.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 88 -

Se puede prevenir la presión diferencial cuando la cañería se “pega” por largas esperas

en zonas de pérdidas de circulación.

Es frecuente usarlos en conjunto con los rascadores. Pueden ser flexibles, rígidos, sobre

medida, del tamaño del pozo, etc.

Existen varios tipos de centralizadores (Ver Anexo 11), entre los principales tenemos:

Bow spring centralizer sub.- Diseñado para pozos con tolerancia muy pequeña.

Es parte integral del casing. Disponibles un modelo para rotación y un modelo

sin rotación.

Short spiral rigid centralizer.- Para uso cuando se requiere una buena

cementación primaria, incluyendo pozos desviados y horizontales. El hueco

debe estar bien consolidado y dentro de medida.

Non Weld centralizer.- Reduce la fricción en huecos desviados. Se usa para

ubicar liners y packers, y también en cementación por etapas. Las aletas en

forma de U ayudan a maximizar el flujo de fluidos. Permite obtener 100% de

separación (standoff)

Canasta de cemento.- Son una ayuda para retener y soportar la lechada de

cemento en el espacio anular. Se utilizan para proveer soporte adicional al peso

de la columna de cemento. Se utilizan en situaciones donde se encuentran

formaciones que pierden o cuando el cemento se pierde en el fondo.

- 89 -

4.3.8. TURBO CENTRALIZADORES.

Los turbo-centralizadores están diseñados para incrementar el flujo turbulento en el

espacio anular, por esta razón cumplen dos funciones, esa es la razón por la cual se

conoce a esta herramienta así.

4.3.9. PACKERS EXTERNOS PARA EL CASING.

Estos pueden ser de caucho sólido o inflables, se utilizan en cementaciones primarias

para reducir costos con operaciones de reparación. Es usado frecuentemente en lugar de

la canasta de metal donde se requiere un control positivo. También ayudan a centralizar

el casing.

4.4. PERSONAL PARA OPERACIONES.

El personal de operaciones que se utiliza durante el trabajo de cementación está

básicamente conformado por:

• Supervisor de operaciones.- Técnico relacionado a cementación primaria,

secundaria, manejo de herramientas de prueba, estimulaciones, etc. Tiene como

- 90 -

misión planificar y ejecutar cualquier tipo de operación particularmente en este

caso, la cementación de un pozo a doble etapa.

• Ingeniero de cementación.- Planifica y establece la estrategia de la

cementación del pozo en base a los datos de perforación obtenidos, sea en el

mismo pozo o en las oficinas de la operadora. Durante la operación el supervisor

y el Ingeniero de cementación controlan en tiempo real como se va realizando la

operación y comparando con el programa de simulación establecido y acordado

previamente.

Es un coordinador general de las operaciones. Durante la operación él dirige

toda la secuencia operativa, el personal operativo, sea de Bulks, cementadores,

todos están atentos a las ordenes del operador durante y después de la operación.

• Operador múltiple.- Conoce los servicios de cementación primaria, secundaria,

herramientas, estimulaciones, bombeos de larga duración, etc. Se encarga del

total de la operación, ordena el movimiento de los equipos en la locación hasta

el retorno de los mismos a la base. Es el contacto entre el equipo de cementación

con los Ingenieros de cementación y el supervisor de la operadora.

Identifica que tipo de trabajo se va a realizar seleccionando el personal requerido

y necesario para la operación, así como también selecciona el equipo a utilizarse.

• Operador de Bulks.- Transporta el cemento más los aditivos desde la base de

operaciones de la compañía de servicios hasta la locación donde se va a

cementar el pozo. La unidad de transporte es cargada mediante compresores

neumáticos, una vez terminado el llenado de la carga, son sellados para evitar

pérdida de los materiales e inmediatamente se dirige al pozo.

- 91 -

• Ayudantes de operación.- cumplen diferentes operaciones ordenadas por el

supervisor de operaciones.

• Técnico electrónico.- Instala los sensores en cada una de las unidades de

bombeo hacia el procesador central, se encarga también de la calibración de los

equipos de monitoreo para optimizar un buen trabajo y evitar fallas en los

equipos.

• Laboratorista.- Tecnólogo especializado en cementación, está a cargo del

diseño de las lechadas de cemento. Su trabajo lo realiza en un laboratorio donde

cuenta con la ayuda de equipos diseñados especialmente para este trabajo. El

éxito de la operación depende de la pericia de este técnico.

• Company Man.- Es un supervisor por parte de la compañía dueña del pozo, es

la persona directamente responsable de las operaciones de perforación de un

pozo y es el representante de la empresa dueña del pozo. A su cuidado está

desde que se cementa la tubería conductora hasta que se entrega el pozo

produciendo.

- 92 -

CAPÍTULO V

- 93 -

Nuestro estudio comprende explicar la metodología aplicada en el pozo DM-29, en tal

razón a continuación mencionaremos paso a paso todos los aspectos relacionados a la

cementación a doble etapa.

Cuando el Company Man evalúa los datos de perforación considera que en un tiempo

predeterminado el pozo está listo para ser cementado, solicita a la compañía designada

para realizar la operación y coordina las operaciones que se van a llevar a cabo en un

cierto número de días.

La estrategia de la compañía Cementadora es ofrecer un programa tentativo de

cementación el cual es revisado y si todo está en orden, es aprobado para que el día

previsto se ejecute la operación.

El Ingeniero de cementación de la compañía de servicios a contratar calcula el día

exacto de la operación, este Ingeniero y el supervisor empiezan a despachar ciertos

equipos hacia la locación del pozo y cada uno de ellos es llenado con el cemento más

los aditivos a usar para cada una de las etapas. Adicionalmente los equipos designados o

escogidos para realizar la cementación están siendo puestos a punto en la base de las

operaciones.

También el supervisor organiza el personal para la operación, escoge los operadores,

buleros, ayudantes y personal misceláneo para las diferentes actividades esperando el

momento para ejecutar la operación.

- 94 -

5. CEMENTACIÓN DE UN CASING DE PRODUCCIÓN DE 7”.

La cementación del casing de producción de 7” se realiza en dos secciones, las mismas

que están divididas por una herramienta llamada DV Tool.

La cementación de la primera etapa, se la realiza después de mezclar la lechada, el

cemento es bombeado por la tubería de producción y desplazado hacia las alturas

acordadas, se suelta el tapón hasta que asiente sobre el collar flotador, sabemos que se

asentó porque en superficie notamos una subida de presión. Si el tapón no se asentó bien

la lechada seguirá pasando, en este caso se debe mantener la presión en superficie y

esperar hasta que fragüe el cemento.

Después que se realizó la primera etapa, la bala de apertura es soltada en caída libre

hasta que se asiente en el collar de cementación para la segunda etapa, una vez que la

bala está asentada, la presión es aplicada hasta que los pines de retención se cortan,

forzando a que las aletas se muevan y descubran los pórticos conectando el interior del

casing con el espacio anular.

Usualmente los pines de retención se cortan con unos 1200 a 1500 psi, una caída súbita

de la presión en superficie indica la apertura de los pórticos.

Una vez que los pórticos del collar se han abierto, el pozo debe mantenerse circulando y

el lodo acondicionado para la segunda etapa. El tapón de cierre es colocado después de

mezclar la lechada y se desplaza hasta que asiente en el collar de etapas.

La primera sección, es una lechada común y corriente que no tiene una consistencia

como la lechada de la siguiente sección, la segunda sección, se localiza en la parte

inferior de la tubería de producción donde se encuentran las zonas productivas, este tipo

- 95 -

de lechada es muy especial por cuanto la cementación tiene que aislar dichas zonas, por

consiguiente el tipo de lechada tiene mayor resistencia a la compresión; es la que

protege a las zonas de interés. Ver Figuras 43 y 44.

FIGURA 43. PRIMERA SECCIÓN – SEGUNDA ETAPA.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 96 -

FIGURA 44. SEGUNDA SECCIÓN – PRIMERA ETAPA.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 97 -

5.1. Movimiento del Casing.

Durante el proceso de cementación el operador del Rig de perforación tiene que estar

rotándole a la tubería (reciprocar), este proceso se realiza para que el cemento se

deposite uniformemente en el espacio comprendido entre el casing y las paredes del

hueco. Ver Figura 45.

Movimiento Eficiencia %

0

20 rpm

65

97

5.2. Centralización del casing.

Un casing bien centrado ayuda significativamente para obtener una alta eficiencia de

desplazamiento de lodo. Si el casing está poco centrado el cemento tenderá a sobrepasar

al lodo dando lugar a la formación de canales de lodo. Para evitar este problema se

utilizan centralizadores, los mismos que igualan la distribución de fuerzas ejercidas por

la lechada de cemento así como por los fluidos en el espacio anular.

FIGURA 45. VALORES COMPARATIVOS DE

MOVIMIENTO Y EFICIENCIA

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 98 -

Por norma general la mayor concentración de centralizadores son ubicados en las zonas

productivas o de interés por cuanto en esta sección se requiere que la cementación tenga

una óptima aislación, este proceso es ejecutado con la ayuda de programas

computarizados que son manejados por los ingenieros de cementación.

5.3. PROGRAMA DE CEMENTACIÓN.

Una vez que se mezcla y bombea la última lechada, se comienza a inyectar fluido de

desplazamiento por la tubería de producción o perforación.

El volumen de desplazamiento comprende el volumen de la tubería de perforación y el

volumen de la última tubería, entre el fondo del tubo y la parte superior del equipo de

flotación. Cuando se cementa un tramo de tubería, se debe mantener la circulación a

través de la tubería de producción o tubería de perforación.

Cuando se introduce la lechada de cemento, ésta es desplazada hacia la parte inferior del

casing de producción, luego va el tapón que impide el retorno del cemento, se deja

fraguar y después se continúa con la siguiente etapa.

Una vez finalizado el desplazamiento, a veces se hace salir el exceso de cemento

haciéndolo bajar por el espacio anular para luego subirlo hasta la superficie por la

- 99 -

tubería de perforación. Luego, se extrae la tubería de perforación del hoyo. Ver Figura

46.

El cemento debería sellar tanto el espacio anular que se encuentra entre la tubería de

producción y la formación como el solapamiento entre esta y la cañería existente.

Este programa de cementación detalla los pasos que se utilizan en el campo, es un

reporte claro con lo que contamos, por ejemplo, tenemos el esquema del pozo, también

con la información del pozo, luego las propiedades de las lechadas, entre otras.

FIGURA 46. TERMINOLOGÍA DEL CASING.

Fuente: Manual de Cementación de BJ – Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 100 -

A continuación se muestran los pasos anteriormente nombrados con cada uno de sus

detalles.

5.3.1. ESQUEMA DEL POZO.

El esquema del pozo es claro, en él se detallan las profundidades a las cuales se

encuentran ubicados algunos de los accesorios utilizados durante el proceso de la

cementación. Figura 47.

También podemos notar las profundidades donde se colocaron cada una de las etapas, es

decir sus topes, la primera etapa es de color azul, y la segunda es de color rojo.

Este diagrama sirve de mucha ayuda para los estudiantes, para comprender de manera

clara lo que sucede en subsuelo.

- 101 -

FIGURA 47. ESQUEMA DEL POZO.

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 102 -

5.3.2. INFORMACIÓN DEL POZO.

Como se observa en la figura 48, este cuadro encontramos la información del pozo, la

misma que es de mucha importancia ya que contamos con estas variables para cualquier

tipo de cálculo, si fuera necesario. Hay que recalcar que esta información va incluida en

el reporte del programa de cementación.

Estos datos se obtienen de una tabla, esta tabla nos da el diámetro interno de la tubería,

el peso, grado del casing, entre otras.

5.3.3. PROPIEDADES ESTIMADAS DE LA LECHADA DE CEMENTO.

Detalla las propiedades de la lechada de cemento a bombear, tanto de la primera como

de la segunda etapa; la primera etapa siempre lleva la lechada de cabeza y la lechada de

FIGURA 48. INFORMACIÓN DEL POZO.

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 103 -

cola, mientras que la segunda etapa solo lleva lechada de relleno ya que su objetivo es

sostener el casing adherido a la primera tubería y a la formación. Figura 49.

Estos son los valores que se van a utilizar durante el bombeo de cemento. Para una

mejor comprensión de lo explicado anteriormente miremos el cuadro.

FIGURA 49. PROPIEDADES DE LA LECHADA DE CEMENTO

Primera Etapa Segunda Etapa Top

Removedora Relleno Cola Removedora Relleno Cola Job

Densidad (lb/gal):

Rendimiento (cu ft/sk):

Requer. Agua (gal/sk):

BHST @ fondo (°F):

BHCT (°F):

Tiempo Espesa. (hr:min):

Pérdida de filtrado (ml/30min):

Agua Libre (%):

Resist. Comp. (psi/24 hrs)

13,5

1,68

8,83

213

163

>4:00

15,8

1,17

4,98

211

162

4:00

30

0

1800

13,50

1,80

9,45

184

140

4:30

0

500

5.3.4. CLASE DE LECHADA DE CEMENTO.

En la Figura 50, encontramos las clases de cemento a utilizar, en este caso en particular

solo se utilizó cemento clase “G”.

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 104 -

También observamos el porcentaje de aditivos agregados para cada una de las etapas,

comúnmente lo que más se agrega son retardadores ya que necesitamos que el fraguado

del cemento no sea antes de colocar el cemento en el lugar previamente pactado.

FIGURA 50. LECHADA DE CEMENTO

Primera Etapa Segunda Etapa

Remov. Relleno Cola Remov. Relleno Cola

Top

Job

Clase de Cemento G G G

BJ Gel

BA-10B bonding add

Aditivo FL-54B F.L.C.

R-8

Dispersante CD-33 B

FP-6L Antiespumante

1,40%

0,15%

0,08%

0,70%

2 ghs

1,40%

0,15%

0,08%

0,70%

2 ghs

8,00%

0,70%

0,15%

0,20%

2 ghs

MD Tope (ft):

MD Fondo (ft):

TVD Fondo (ft):

8254

8454

8454

8454

10120

10120

2418

8054

8054

Exceso: 40% 30% 43%

Cemento Requerido (sks):

Tamaños sacos (lbs):

Volumen Lechada (cu ft):

Volumen Lechada (bbls):

50

94

84

15

500

94

585

104

1200

94

2160

385

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 105 -

5.3.5. PRE-FLUJOS Y ESPACIADORES.

Cuando se introduce cemento en el pozo, es necesario desplazar y eliminar totalmente el

lodo de perforación en las zonas del pozo donde ha de colocarse el cemento. Si no se

logra desplazar este lodo completamente, puede producirse canalización, contaminación

del cemento, mala adhesión a la cañería y la formación, en general, un trabajo

insatisfactorio. Ver Figura 51.

FIGURA 51. PREFLUJOS Y ESPACIADORES

PRIMERA ETAPA SEGUNDA ETAPA 70 bbls

50 bbls

10 bbls

20 bbls

20 bbls

Agua + MCS-A

MCS-W Spacer

Agua Fresca

Sure Bond (30%)

Agua Fresca

8,4 ppg

11,5 ppg

8,4 ppg

9,0 ppg

8,4 ppg

30 BBLS Agua + MCS-A 8,4 ppg

Generalmente el lodo de perforación y el cemento no son compatibles, afectando

directamente a las propiedades de la lechada de cemento, razón por la cual es necesario

colocar un fluido que sea compatible para ambos. Estos fluidos pueden ser simplemente

agua o tan sofisticados como una dispersión coloidal densificada, usados para separar y

aumentar la eficiencia de desplazamiento del lodo del anular. Estos pre-flujos se

clasifican en: “FLUJOS”, “LAVADORES” y “ESPACIADORES”. Ver Anexo 12.

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 106 -

Los principales objetivos de los pre-flujos son:

∗ Actuar como barrera entre las columnas de lodo y cemento.

∗ Limpiar el lodo del casing (tubería) y formación.

∗ Humectar con agua la superficie del casing y de la formación.

FLUJOS (“Flushes”).

Se denominan flujos a todos aquellos fluidos que contienen agua o diesel, dependiendo

si el lodo es base agua o en base aceite. Estos actúan como barrera física entre el lodo y

el cemento, pueden ser tipo gel o contener materiales abrasivos como el “Fly ash”, en

cuyo caso estos pueden ser sinónimos con los fluidos removedores. En algunas

ocasiones la lechada de cabeza es diluida y actúa como fluido removedor ayudando a la

remoción de lodos.

Los “Flushes” no contienen surfactantes u otros limpiadores químicos.

LAVADORES (“Washes”).

Los lavadores son flujos diluidos, livianos, químicamente tratados. Contienen

surfactantes y/o diluyentes para ayudar a dispersar y a una eficiente remoción del lodo

del espacio anular del pozo, así como para humectar al “casing” y a la formación.

Los “washes” pueden ser diseñados para el rango total de parámetros de flujo, para flujo

turbulento y flujo tapón.

- 107 -

ESPACIADORES (“Spacers”).

Son fluidos diseñados para ser densificados y mantener una viscosidad controlada,

actuando como barrera compatible entre el lodo y el cemento. Cada espaciador es

desarrollado para ser compatible con lodo y cemento. Estos fluidos normalmente no

tienen efectos adversos sobre las propiedades del lodo o el cemento.

5.3.6. DATOS DEL LODO.

Todos los datos que se citen en el programa de cementación son de suma importancia ya

que este tipo de trabajo necesita la máxima precisión posible, en la siguiente tabla se

encuentran los datos del lodo que se utilizó para la perforación del pozo, es de suma

importancia para minimizar al máximo la intolerancia entre el lodo y el cemento. Ver

Figura 52.

FIGURA 52. DATOS DEL LODO

Densidad (lb/gal):

VP (cp.):

PF (lb/100sqft):

Tipo de Lodo:

10,40

16,0

18,0

ALPLEX

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 108 -

5.3.7. DESPLAZAMIENTO.

El lodo puede retirarse eficazmente mediante la acción de un flujo turbulento o de un

flujo laminar. Desde hace muchos años, se sabe que las tasas de desplazamiento rápidas

normalmente se traducen en mejores cementaciones de las cañerías.

Las tasas de desplazamiento rápidas crean turbulencia en los fluidos que se bombean, lo

que produce una remoción más completa del lodo de perforación. Figura 53.

Las lechadas de cemento son fluidos no-newtonianos, y ellas pueden exhibir tres tipos e

flujos:

1. Flujo Tapón.- a bajas velocidades de bombeo, el fluido se mueve como un

tapón sólido o semisólido. Se removerá el lodo no gelificado, pero “By-pasará”

los bolsones de lodo. Solo removerá aproximadamente el 60% del lodo.

2. Flujo Laminar.- a altas velocidades de bombeo, el fluido se mueve siguiendo

una trayectoria continua, uniforme y sin remolinos. Más eficiente que el fluido

tapón, esta removerá el 90% del lodo.

Debido a la naturaleza de fluidez continua y uniforme, puede dejar una capa

(revoque) fina en el caño y en el anillo.

3. Flujo Turbulento.- luego del flujo laminar, a mayores velocidades de bombeo,

el fluido se mueve en una forma muy desordenada y violenta. El movimiento

- 109 -

violento del flujo turbulento resultará en una acción fregadora removiendo el

lodo y el revoque.

El flujo turbulento incrementa la fuerza de arrastre de la lechada de cemento

sobre el lodo. El flujo turbulento removerá más del 95% del lodo.

5.3.8. REQUERIMIENTOS DE PRODUCTOS.

Como se muestra en la Figura 54, en esta fase se detallan los químicos utilizados y la

cantidad, así como también la cantidad total del cemento utilizado.

FIGURA 54. REQUERIMIENTOS DE PRODUCTOS

Cemento Clase “G”

FP-6LB Antiespumante

BJ Gel

FP-6LB Antiespumante

BA-10B Bonding add.

1750 sks

35 gal

9022 lbs

35 gal

395 LB

7 GA

FL-54

R-8

CD-33

DISPERSANTE

247 lbs

41 lbs

588 lbs

MCS-A LB Surfactante

GW-22 Gelificante

Ca CO3

A-3L

Soda Cáustica

165 gal

50 lbs

10700 lbs

275 gal

1 gal

FIGURA 53. DESPLAZAMIENTO

I Etapa

II Etapa

77 bbls de agua 308 bbls de lodo

308 bbls de agua.

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 110 -

5.3.9. EQUIPO DE SUPERFICIE REQUERIDO.

El equipo requerido es el que se ubica en superficie para facilitar el almacenamiento, así

como también proveer el suficiente material para la operación. Ver Figura 55.

FIGURA 55. EQUIPO REQUERIDO

2

1

1

1

2

Unidades de Cementación RAM y PSM

Cabeza de Cementación 7”, BTC

Tanque para pre-flujos de 140 bbls

Bulks o Silos y Compresor según requerimiento

Batch Mixer

Frac Tank

5.3.10. EQUIPO DE FLOTACIÓN Y ACCESORIOS.

En la figura 56 se observa el equipo de flotación y accesorios utilizados, en este caso

utilizamos accesorios de 7” porque la tubería de producción es de dicho tamaño,

también anotamos la cantidad d accesorios utilizados.

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 111 -

FIGURA 56. EQUIPO DE FLOTACIÓN Y ACCESORIOS

Descripción Cantidad

7” Zapato.

7” Collar Flotador (TIW)

7” Centralizador (7 x 9 7/8)

7” Anillo de retención

Kit de Soldadura Líquida

7” Raspadores

7” Stage Cementing Collar

1

1

35

2

4

0

1

5.4. PROGRAMA CemFACTS.

El diseño de la lechada de cementación se realizó con la ayuda del programa

CemFACTS, el mismo que tiene la función de simular las condiciones reales del pozo,

permitiéndonos así, optimizar la operación y utilizando los recursos disponibles de la

tecnología.

Poco a poco se van obteniendo los datos de campo, estos datos son constantemente

actualizados hasta obtener el informe final.

Fuente: Programa Preliminar – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 112 -

En el programa se deben ingresar datos reales de reologías de fluidos de perforación,

fluidos de perforación, diámetro promedio del hueco, profundidades y geometría de la

tubería de revestimiento que se van a correr en el pozo, y desviación direccional del

hueco.

Con toda esta información proporcionada por la compañía a la cual se le va a realizar el

trabajo se pudo optimizar el número de centralizadores para que la tubería este lo más

centrada posible, así mismo se pudo saber las presiones generadas por el bombeo del

cemento y del desplazamiento.

Los volúmenes de los pre-flujos fueron ajustados para cumplir con los criterios y

regímenes de flujos necesarios para obtener una buena remoción de lodos y de la costra

del mismo. El lavador químico fue diseñado para ser desplazado en el flujo turbulento

con un tiempo mínimo de contacto de 10 minutos y el espaciador en flujo efectivo

laminar.

En conclusión se planificó cementar el pozo en 2 etapas. Los volúmenes de las lechadas

de cemento se calcularon utilizando el registro de hueco abierto y un exceso acordado

con el jefe de pozo del 20%.

- 113 -

5.5. SECUENCIA OPERATIVA.

La secuencia operativa es la descripción detallada de los pasos a seguir durante el

proceso de cementación. Básicamente el trabajo está anotado paso a paso, es así que a

continuación está la secuencia operativa de un trabajo de cementación a doble etapa:

1. Realizar reunión de seguridad.

2. Con casing en fondo, colocar cabeza de cementación.

3. Circular con bomba de taladro hasta obtener retornos limpios.

4. Llenar y probar líneas a 3000 psi por 5 minutos.

5. Bombear pre-flujo de Agua + MCS-A (70 bbls).

6. Bombear espaciador MCS-W a 11.5 PPG (50 BBLS).

(Pre mezclar lechada de cola a 15,8 lpg en Batch Mixer)

7. Bombear 10 bbls de agua fresca + 20 bbls de Sure Bond + 20 bbls de agua

fresca.

8. Mezclar y bombear Lechada Scavenger a 13.5 ppg (15 bbls).

9. Bombear Lechada de Cola a 15.8 ppg (104 bbls).

10. Soltar tapón de desplazamiento.

11. Desplazar con 77 bbls de agua y 308 lodo a +/- 12 bpm.

12. Asentar el tapón con 800 psi sobre la presión final. Mantener la presión por al

menos cinco minutos.

13. Revisar el contra flujo, aliviar la presión.

14. Soltar bala y esperar por 30 minutos.

- 114 -

15. Abrir dispositivo de doble etapa.

16. Circular con bomba de taladro hasta tener un circuito completo.

17. Realizar cambio de líneas, alojar tapón de desplazamiento en cabeza + bombear

30 bbls de colchón.

18. Mezclar y bombear lechada de segunda etapa a 13.5 ppg (385 bbls).

19. Soltar tapón de desplazamiento.

20. Desplazar con 308 bbls de agua a +/- 12 bpm.

21. Asentar el tapón con 800 psi sobre la presión final. Mantener la presión por al

menos cinco minutos.

22. Revisar contra flujo, luego aliviar la presión.

23. WOC 24 horas.

Todo lo detallado en el cuadro ocurre en la cementación, por lo tanto si llegara a

suceder alguna dificultad, contamos con este respaldo de datos para constatar si en

realidad existió algún inconveniente durante la operación.

En el Anexo 13 observamos curvas de Presión Vs Volumen de la Lechada y la

Profundidad Vs la densidad, tanto para la primera como para la segunda etapa.

- 115 -

5.6. COSTOS DE LA CEMENTACIÓN.

Los costos de las operaciones desarrolladas durante la perforación y completación de un

pozo petrolífero, tienen un alto valor económico. Cada una de las operaciones se debe

realizar en el menor tiempo posible y de la mejor manera para poder reducir los costos

de los mismos.

Una operación en la que no se alcancen los objetivos propuestos ocasiona pérdidas de

producción y de tiempo, así como también de dinero, esto se puede evitar ofreciendo un

trabajo de calidad, para evitar futuros inconvenientes.

La cementación de un casing de producción tiene gran importancia, y una mala

cementación del mismo daría lugar a trabajos posteriores como un Squeeze, el cual es

un trabajo de remediación, que se la realiza a las zonas donde el cemento no es de buena

calidad.

Los costos de cementación varían directamente con la profundidad del pozo y también

con las propiedades que cada uno de estos posea.

Los costos de una cementación de un “Liner” es inferior al de casing de producción,

porque se cementa solo una parte que es la superior, los aditivos son los mismos pero el

volumen de la lechada de cemento es menor, y los tramos a cementar son de menor

diámetro.

- 116 -

Debido a que las empresas tienen información confidencial, no se pueden ofrecer datos

específicos pero se muestra una aproximación. Ver Anexo 14.

5.7. ANÁLISIS DE RESULTADOS.

El 29 de Junio de 2005 se realiza la cementación del revestimiento de 7” en doble etapa.

Las lechadas usadas para la primera etapa fueron de 50 sacos de cemento tipo “G” como

removedora y 500 sacos como cementadora. La segunda etapa fue cementada con 1200

sacos de cemento tipo “G” más aditivos, según el programa presentado con anticipación

al departamento de perforación.

Como en otras cementaciones anteriores, nuestra recomendación de cementar la

segunda etapa hasta la profundidad del zapato anterior permitirá evitar posteriores

problemas de corrosión del casing en los sectores donde se halla desprotegido.

El equipo de flotación fue proporcionado por BJ Services y su funcionamiento durante

la operación de cierre y apertura estuvo de acuerdo a los parámetros de presión

establecidos por el fabricante. Su verificación se llevo a cabo mediante la inspección de

los volúmenes de contra-flujo.

Se utilizaron 35 centralizadores de acuerdo al programa de centralización recomendado,

no se necesitaron raspadores.

- 117 -

La información del Data Casete grabada en el Mini-monitor 3305 tales como: presiones,

ratas de bombeo y densidades desarrolladas durante la operación se encuentran en el

Anexo 15.

Los costos aplicados en cada uno de los ítems son:

Costos por servicios: ($US) 18610,75

Cemento “G”: ($US) 29050,00

Aditivos: ($US) 41941,85

Equipo de Flotación: ($US) 11500,34

El gráfico adjunto se indica el estado mecánico del pozo y sus topes de cemento

alcanzados en base a la información del informe preliminar de cementación.

5.7.1. LECHADAS USADAS.

PROPIEDADES DE LA LECHADA CABEZA 1ra. ETAPA 2da. ETAPA

Peso de lechada (ppg) 13,5 15,8 13,50

Rendimiento (cuft/sk) 1,65 1,17 1,80

Requerimiento de agua (gal/sk) 8,83 4,98 9,45

Tiempo de bombeabilidad (Hrs:min) 4:00 4:00 4:30

Agua Libre (cc @ 162 oF) 0 0 0

FIGURA 57. PROPIEDADES DE LA LECHADA DE CEMENTO 2.

Continúa

- 118 -

Pérdida de Filtrado (ml/30 min) 30

Resistencia a la compresión

@ Temperature (oF)

@ confining pressure (psi)

211

3000

184

3000

8 hrs 770 400

12 hrs 2000 600

18 hrs 2300 700

24 hrs 2400 750

Reologías @ Temperature: Room BHCT Room BHCT

300 rpm 275 205 90 80

200 rpm 225 190 70 56

100 rpm 190 98 45 36

6 rpm 25 24 16 11

3 rpm 20 12 14 10

1ra. ETAPA Cemento “G” + 1,4%BA-10B + 0,7%CD-33B + 0,15%FL-54B +

0,08%R-8 + 2 GHS FP-6L.

2da. ETAPA Cemento “G” + 8%GEL + 0,7%BA-10B + 0,2%CD-33B +

0,15%FL-54B+ 0,1%R-8 + 2 GHS FP-6L.

Fuente: Reporte después del trabajo – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 119 -

5.7.2. PRE-FLUJOS Y ESPACIADORES USADOS.

Previo a la mezcla y bombeo de las lechadas se usó los siguientes espaciadores:

- 70 bbls de Agua + 8,4 ppg de MCS-A

- 50 bbls de MCS-W Spacer 11,5 ppg

- 10 bbls de Agua fresca 8,4 ppg

- 20 bbls de Sure Bond (30%) 9,0 ppg

- 20 bbls de agua fresca 8,4 ppg

- 30 bbls de Agua + 8,4 ppg de MCS-A (segunda etapa)

5.7.3. SIMULACIÓN DE PRESIONES.

El simulador CMFACTSP ha considerado diámetros de huecos promedios de 10,9” en

el intervalo de 2518 y 8054 pies y 10,6” entre 8454 y 10120 pies, información obtenida

del registro Caliper. Las profundidades de los elementos flotantes se situaron a 10120 ft

para el zapato flotador, 10072 ft para el collar flotador y 8054 ft para el dispositivo de

doble etapa.

El volumen de cemento usado en la primera etapa considera un tope de cemento a 8454

pies. Para la segunda etapa consideró a 2418 pies.

- 120 -

5.7.4. MATERIALES USADOS.

MATERILES USADOS CANTIDADES

Cemento Tipo “G” 1750 sacos

FP-6LB Anti-espumante 35 gal

BJ Gel 9022 gal

BA-10B 1514 lbs

FL-54 247 lbs

R-8 41 lbs

CD-33 Dispersante 588 lbs

MCS-A LB Surfactante 165 gal

GW-22 Gelificante 50 lbs

Ca CO3 10700 lbs

A3L 275 gal

Soda Caústica 1 gal

Fuente: Reporte después del trabajo – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

FIGURA 58. MATERIALES USADOS.

- 121 -

CAPÍTULO VI

- 122 -

6. CONCLUSIONES

Hoy en día la tecnología nos ofrece un sin número de posibilidades al momento de

mejorar un trabajo, en el campo petrolero es de suma importancia que estos se faciliten,

permitiendo realizar trabajos de calidad en menos tiempo y a menor costo.

Con este antecedente se concluye:

1. De acuerdo a sus propiedades reológicas mencionadas en el capitulo IV del

ejemplo práctico – sección Reología, la lechada de la primera etapa permitió

monitorear exactamente según el programa diseñado. Los volúmenes de

cemento registrados concuerdan con el valor del diseño.

2. Los volúmenes de pre-flujos (70 bbls de Agua + MCS-A; 50 bbls de MCS-W

Espaciadores; 10 bbls de Agua fresca; 20 bbls de Sure Bond; 20 bbls de Agua

Fresca; y para la segunda etapa 30 bbls de Agua + MCS-A), usados han sido

establecidos para obtener una limpieza y remoción de revoque en un intervalo de

200 pies en el anular.

3. Los regímenes de bombeo (Anexo N 15), empleados permiten entrar en

turbulencia a los diferentes fluidos proporcionando mejor limpieza de las

paredes del hueco.

- 123 -

4. La densidad de la lechada (13,5 para la cabeza, 15,8 para la cola, para la primera

etapa y 13,50 para la de relleno para la segunda etapa) y presiones desarrolladas

durante la operación concuerdan con las establecidas en el simulador.

5. La presión de apertura del dispositivo de doble etapa fue de 600 PSI, se

bombean 30 bbls de colchón verificando buena circulación.

6. El valor de presión empleado (2500 PSI) par el cierre del dispositivo de doble

etapa es alta a consecuencia de la gran diferencial de presión obtenida durante el

desplazamiento con agua de la locación.

7. En el intermedio de la operación se coordinó con el supervisor del rig para

obtener entrega permanentemente agua hacia los tanques de la locación, esto

permitió desplazar a regímenes altos, condición necesaria para una buena

remoción de las paredes del hueco.

- 124 -

6.1. RECOMENDACIONES.

1. Implementar un sistema de evacuación hacia la piscina de lodo, todos los fluidos

durante el lavado de unidades a fin de precautelar el control ambiental.

2. La empresa ejecutante deberá presentar un plan de trabajo detallado que será

supervisado por técnicos especialistas. En el plan de trabajo se detallaran las

operaciones y se relacionarán los medios técnicos y humanos con que se va a

contar.

3. En cementaciones de tuberías de revestimiento o casings, éstas deben estar

correctamente centradas en la perforación (centradores), existiendo suficiente

margen de diámetro entre tubería y perforación (al menos 50-100 mm).

4. El anular debe estar ausente de sustancias contaminantes.

5. La tubería debe estar limpia, sin grasas, de modo que facilite la adherencia del

cemento.

6. Preparación adecuada de la lechada de cemento en composición, volumen y

tiempo

- 125 -

7. La lechada una vez preparada no debe permanecer más de dos horas en la cuba

de mezcla o en las canalizaciones del circuito, ya que tienden a perder sus

propiedades reológicas.

- 126 -

TABLAS.

- 127 -

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 128 -

TABLA 2. TIEMPO DE ESPESAMIENTO DEL CEMENTO –

CEMENTACIÓN DEL CASING VS SQUEEZING

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 129 -

TABLA 3. EFECTO DE LA VARIACIÓN DE PRESIÓN SOBRE EL

TIEMPO DE BOMBEABILIDAD DE UNA LECHADA.

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 130 -

PRESIONES ENCONTRADAS EN LOS POZOS.

Presión (PSI) del fluido

Prof. Agua Fluidos de Perforación o lechada de cemento

(pies) 8.34 lb/gal 11 lb/gal 13 lb/gal 15 lb/gal 17

lb/gal

1,000 434 572 676 780 884

5,000 2,170 2,860 3,380 3,900 4,420

10,000 4,340 5,720 6,760 7,800 8,840

15,000 6,500 8,580 10,100 11,700 13,300

20,000 8,670 11,400 13,500 15,600 17,700

25,000 10,840 14,260 16,880 19,500 22,120

30,000 13,010 17,120 20,260 23,400 26,540

35,000 15,180 19,980 23,640 27,300 30,960

40,000 17,354 22,840 27,840 27,020 35,380

TABLA - 4

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services.

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 131 -

INFLUENCIA DEL TIEMPO Y LA TEMPERATURA SOBRE LA RESISTENCIA.

Tiempo de Cloruro de Resistencia a la compresión (PSI) a temperatura y

curado calcio presión de curado

(Hs.) (%)

95º F 110º F 140º F 170º F

800 psi 1,600 psi 3,000 psi 3,000 psi

6 0 100 350 1,270 1,950

8 500 1,200 2,500 4,000

12 1,090 1,980 3,125 4,700

24 3,000 4,050 5,500 6,700

6 1 900 1,450 2,320 2,500

8 1,600 1,950 2,900 4,100

12 2,200 2,970 3,440 4,450

24 4,100 5,100 6,500 7,000

6 2 1,100 1,700 2,650 2,990

8 1,850 2,600 3,600 4,370

12 2,420 3,380 3,900 5,530

24 4,700 5,600 6,850 7,400

TABLA - 5

Fuente: Manual de Cementación – BJ Services

Elaborado por: Dayana Macías Aráuz.

- 132 -

ANEXOS.

- 133 -

ANEXO 1.

- 134 -

ANEXO 2.

- 135 -

ANEXO 2.2

- 136 -

ANEXO 3.

Tiempo de Bombeabilidad Vs. Profundidad del pozo.

- 137 -

ANEXO 4.

COLA.

0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00Time (HH:MM)

0

40

80

120

160

200

240

280

320

360

400

Tem

pera

ture

(°F)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Cons

iste

ncy

(Bc)

COMPRESSIVE STRENGTH 1800 PSI @ 24:00 HORAS.

0:00 5:00 10:00 15:00 20:00 25:00 30:00Time (HH:MM)

0

40

80

120

160

200

240

280

320

360

400

Tem

pera

ture

(°F)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Tran

sit T

ime

(mic

rose

c/in

)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Com

pres

sive

Stre

ngth

(psi

)

Lechada de Cola y Cabeza – Resistencia a la compresión.

- 138 -

CABEZA.

0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00Time (HH:MM)

0

40

80

120

160

200

240

280

320

360

400

Tem

pera

ture

(°F)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Cons

iste

ncy

(Bc)

COMPRESSIVE STRENGTH 450 PSI @ 24:00 HORAS.

0:00 5:00 10:00 15:00 20:00 25:00Time (HH:MM)

0

40

80

120

160

200

240

280

320

360

400

Tem

pera

ture

(°F)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Tran

sit T

ime

(mic

rose

c/in

)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Com

pres

sive

Stre

ngth

(psi

)

Lechada de Cola y Cabeza – Resistencia a la compresión.

- 139 -

ANEXO 5.

Cabezal de Cementación.

Cabezal de Cementación de un

Tapón

Acople para el Cabezal de

Cementación.

- 140 -

ANEXO 6.

DV Tool – Hidráulico.

DV Tool Mecánico.

- 141 -

ANEXO 7.

Collar Flotador

Válvula Flotadora

- 142 -

ANEXO 8.

Zapato Flotador

Zapato Flotador – vista interna

- 143 -

ANEXO 9.

SECUENCIA PARA ASENTAR LOS TAPONES.

- El lodo se circula para acondicionar el pozo antes de la cementación.

- Se lanza el tapón inferior y comienza el mezclado y bombeo de la lechada de cemento,

la lechada de cemento desplaza el lodo fuera del casing.

- El tapón inferior asienta sobre el collar flotador y mientras el cemento desciende en

caída libre, el lodo sigue siendo desplazado fuera del casing.

- La lechada da vuelta al zapato y circula fuera del zapato flotador hacia el espacio

anular. La lechada de cemento desplaza el lodo fuera del anular.

- 144 -

- Termina el mezclado de cemento, se lanza el tapón superior (de cierre) y comienza el

desplazamiento con lodo o agua. La lechada desplaza el lodo fuera del anular.

- Se desplaza a un caudal deseado para alcanzar el lodo en el anular y atrapar el cemento

en caída libre. El lodo o agua desplazan el cemento fuera del casing.

- El tapón superior asienta sobre el collar flotador, se detiene el bombeo. Se obtiene el

cierre, se cuelga el casing y se espera un tiempo sobre el cemento (WOC). Los retornos

de lechada de cemento se deben observar si se cementa hasta superficie.

-Una vez instalado el cemento, se espera desarrollo de resistencia y luego se baja al

pozo columna y trépano. El trépano (broca o mecha) en el fondo, perfora el zapato y

comienza a perforar un nuevo pozo.

- 145 -

ANEXO 10.

Tipo Alambre Tipo Cable

- 146 -

ANEXO 11.

TIPOS DE CENTRALIZADORES.

Non Weld Centralizer.

Bow spring centralizer sub. Spiral Centralizer.

Cement Basket.

- 147 -

ANEXO 12.

Flujos

* Baja Densidad.

Lavadores

* Baja Densidad.

Espaciadores

* Alta Densidad.

Lodo base

Diesel

Lodo base

Agua

Lodo base

Uso

diseñado

Lodo base

*Chem-Flush.

*Mud-clean.

Flujo Turbulento Flujo Tapón

Lodo base Lodo base Lodo base Lodo base Lodo

* MCS-3 * Mud-Sweep

* Mud-Sweep

* Mud-Sweep

(Base aceite)

* MCS-2

* MCS-4

Hydrolite

PRE-FLUJOS MÁS COMUNES

Pre-flujos más comunes

- 148 -

ANEXO 13.

Presión, Volumen, Densidad (Primera y Segunda Etapa).

PRIMERA ETAPA

- 149 -

Presión, Volumen, Densidad (Primera y Segunda Etapa).

SEGUNDA ETAPA

- 150 -

ANEXO 14.

COSTOS DE LA CEMENTACIÓN.

PRIMERA ETAPA

26,1 Km

Ref. Cant. Unit. Descripción Precio por

unidad

USD

Precio Total

USD

1201201

1201204

1201207

1201210

1201211

1201212

1201216

1201217

1201218

1201220

1201222

1201224

1301320

1101125

2402422

52,2

2

10120

5880

1

1

1

690,41

574,09

2

1

26,1

2

78,3

1

Km.unit

Carg

Bas

Ft

Gal

Each

Each

Each

Ton-km

Cuft

Each

Each

Km.unit

Each

Each

Each

Viaje de ida por unidad de bombeo (2 unidades)

Cargo base por Unidad de Bombeo (4 hrs) x 2 unidades)

Cargo por profundidad

Mezcla de colchones lavadores

Batch Mixer de 100 bbls por trabajo

Cabeza de Cementación 7”

Registrador electrónico de presión, rata, densidad

Viaje de ida de cemento + aditivos

Cargo por mezcla de cemento + aditivos

Compresores de aire por trabajo (2)

Tanque de mezcla para colchones (1)

Kilometraje Tanque para colchón (1)

Frac Tank 500 bbls (2)

Kilometraje ida Batch Mixer y Frac Tank (3)

Unidad compu-Vann x Trabajo

2,811

2363,771

0,075

0,122

802,290

133,715

294,173

0,714

0,696

270,936

534,860

2,247

577,649

2,002

1069,720

146,734

4727,542

759,000

717,360

802,290

133,715

294,173

492,949

399,568

541,872

534,860

58,647

1155,298

156,757

1069,720

SUB TOTAL USD 11990,485

- 151 -

SEDUNDA ETAPA

Ref. Cant. Unit. Descripción Precio por

unidad USD Precio

Total USD

1201208

1201207

1201217

1201218

1201221

1201224

1201225

2

8054

1605,26

1404,17

1

52,2

1

Carg bas

Ft

Ton-Km

Cuft

Each

Km.unit

each

Segunda Cementación x unidad de bombeo (4 hrs)

Cargo por profundidad

Transporte Cemento + Aditivos

Cargo por mezcla de Cemento + Aditivos

Silo de almacenamiento de Campo, por trabajo

Transporte Silo (2)

Recirculador de Lechada

1.500,804

0,075

0,714

0,696

534,86

2,247

238,995

3001,608

604,050

1146,155

977,301

534,860

117,293

238,995

SUB TOTAL USD 6620,263

- 152 -

COSTOS POR PRODUCTOS

COSTOS DE PRODUCTOS

21044

21025

21024

21026

21002

100015

21051

21016

21037

22002

21028

10031

10057

10103

10156

10149

10122

10078

22069

1750

9024

588

35

275

41

247

1513

165

50

0

1

1

35

2

4

0

1

1

Sk

Lbs

Lbs

Gal

Gls

Lbs

Lbs

Lbs

Gls

Lbs

SK

E/A

E/A

E/A

E/A

E/A

E/A

E/A

gal

Cemento Clase “G”

BJ Gel

CD-33

FP-6L

A-3L

R-8

FL-54

BA-10B

MCS-A

GW-22

Barita

7” Zapato Flotador

7” Collar Flotador

7” Centralizador

7” Anillo de Retención

Kit de Soldadura líquida

7” Raspadores

7” Stage Cementing Collar

Soda Cáustica 50%

16,6

0,3

13,52

45,96

9,07

3,29

24,25

7,91

45,57

31,16

26,04

561,46

733,98

96,2

39,21

39,21

40,02

6602,64

21

29050,00

2707,20

7943,00

1608,60

2494,25

136,07

5983,69

11970,99

7519,05

1558,00

0,00

561,46

733,98

3367,00

78,42

156,84

0,00

6602,64

21,00

SUBTOTAL USD 82.492,20 COSTOS TOTALES DEL TRABAJO

Cargo por servicios 18,610,75

Cargo por Materiales 82,492,20

TOTAL USD 101.102,94

- 153 -

ANEXO 15.

REGISTROS DEL MINI-MONITOR EN TIEMPO REAL.

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 154 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 155 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 156 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 157 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 158 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 159 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 160 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 161 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 162 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 163 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 164 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 165 -

Customer Name: P-Producción. Job Date: 29 – JUN-2005

Well Name: DM-29 Star Time: 12: 49:04

- 166 -

6.4. CRONOGRAMA DE TRABAJO.

Actividades Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio

Diseño del Plan

Aprobación del Plan

Revisión de Literatura

Trabajo de Campo

Recolección de datos

Extracción de conclusiones

Extracción de recomendaciones

Preparación del I y II capítulo

Corrección del I y II capítulo

Preparación del III capítulo

Corrección del III capítulo

Preparación del IV capítulo

Corrección del IV capítulo

Preparación del V capítulo

Corrección del V capítulo

Presentación del documento final

Solicitud del Grado Oral

Grado Oral

- 167 -

GLOSARIO.

- 168 -

Se definen a continuación las denominaciones utilizadas en la tesis:

API: "American Petroleum Institute", formada en 1917 para organizar la industria

petrolera, a fin de ordenar la demanda de petróleo durante la primera guerra mundial. Es

una organización sin fines de lucro, que sirve para coordinar y promover el interés de la

industria petrolera en su relación con gobierno y otros.

BHP: “Bottom hole pressure”. Presión existente en un pozo a la profundidad de la

formación productiva.

CBHT: “Circulation bottom hole Temperature”. Temperatura de circulación de fondo

de pozo.

Fino: Es aquella partícula que posea un tamaño entre el rango de 44 a 74 micrones.

Lechada removedora: (Scavenger). También llamada lechada de relleno, usado para

llenar el anular y limpiar las paredes del pozo, bombeándose siempre después del pre-

flujo y antes de la lechada cementadora.

Petróleo: mezcla líquida de muchas sustancias, principalmente compuestas de

hidrógeno y oxígeno. El petróleo crudo varía en apariencia desde incoloro hasta

completamente negro, tiene una capacidad calorífica entre 18,300 a 19,500 Btu por libra

- 169 -

y una gravedad específica entre 0.78 y 1.00 (correspondiente a 50° API y 10° API,

respectivamente).

Pre-flujo: Fluido bombeado dentro del pozo, antes de la lechada, con el objeto de

limpiar las paredes del pozo.

Pozo: Hoyo que ha sido terminado apropiadamente con los aditamentos requeridos,

para traer a la superficie la producción de gas y/o petróleo de un yacimiento.

SBHT: “Static bottom hole Temperature”. Temperatura del pozo a la profundidad total.

Viscosidad: resistencia de un líquido al movimiento o flujo; normalmente se abate al

elevar la temperatura.

WOC: “Waiting on cement”. Tiempo en el cual se espera que fragüe el cemento.

Yacimiento: Acumulación de petróleo y/o gas en roca porosa tal como arenisca. Un

yacimiento petrolero normalmente contiene tres fluidos (petróleo, gas y agua) que se

separan en secciones distintas debido a sus gravedades variantes. El gas siendo el más

ligero ocupa la parte superior del yacimiento, el petróleo la parte intermedia y el agua la

parte inferior.

- 170 -

CITAS BIBLIOGRÁFICAS.

- 171 -

Pág.

1. James Halliburton, Manual de Operaciones, BJ-Services. 7

2. Ing. Luis Jaramillo, BJ-Services 24

3. Ing. Carlos Castro, BJ-Services 26

4. Ing. R. Narváez, BJ-Services. 27

5. Ing. J. Guaján, BJ-Services 29

6. Ing. J. Jijón, Weatherford. 36

7. Tcnl. Diana Armijos, Schlumberger. 38

8. Ing. J. Rosas, Weatherford. 46

9. Ing. Marco Corrales. 49

- 172 -

BIBLIOGRAFÍA.

- 173 -

• Manual de Operaciones, BJ – Services, 1998

• Técnicas de Cementación, Curso de Cementación Halliburton, 1997

• Fundamentos de Cementación para Pozos, Halliburton, 1998

• Manual de Cementación, BJ – Services, 1995

• Manual, Diseño de Lechadas de Cemento, BJ – Services, 1995

• Manual de Equipos, BJ – Services, 1998

• Fundamentos de Cementación de pozos Petroleros, Dowell, 1996