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iiiJET 14 - Introduccin a la Cementacin |
ndice
1.0 Introduccin 71.1 Objetivos del entrenamiento 71.2 Advertencias de seguridad 7
2.0 Cementacin Primaria 92.1 Procedimientos bsicos de cementacin 9
2.1.1 Corriendo tubera de revestimiento 102.1.2 Circulacin de lodo mediante la bomba del equipo de perforacin 102.1.3 Prueba de presin 112.1.4 Bombeo de lavador y espaciador 112.1.5 Lanzamiento del tapn inferior 122.1.6 Mezcla de la lechada 132.1.7 Bombeo de la lechada inicial 132.1.8 Bombeo de la lechada de cola 132.1.9 Lanzamiento del tapn superior 142.1.10 Desplazamiento de lechadas y tapones con fluidos 142.1.11 Revisin de los flujos de retorno 14
2.2 Equipos 142.2.1 Equipo de material a granel 152.2.2 Unidad de bombeo de cemento 152.2.3 Lnea de tratamiento 152.2.4 Sistema de mezcla 162.2.5 Mezclador por baches 162.2.6 Tanques de fluido 162.2.7 Sistema de aditivos lquidos 172.2.8 Cabezas de cementacin 182.2.9 Equipos auxiliares para cementacin 18
2.3 Cementacin primaria: Procedimiento en una etapa 182.3.1 Cementacin del tubo conductor 192.3.2 Cementacin de tuberas de revestimiento de superficie 202.3.3 Cementacin de tubera de revestimiento intermedia 212.3.4 Cementacin de tubera de revestimiento de produccin 212.3.5 Cementacin de liner 222.3.6 Cementacin de conexiones de liner a superficie 23
2.4 Cementacin primaria: Procedimientos de mltiples etapas 24
iv | ndice
3.0 Propiedades de Cementacin 273.1 Densidad 283.2 Rendimiento 283.3 Tiempo de espesamiento 283.4 Agua de mezcla 283.5 Fluido de mezcla 283.6 Reologa 283.7 Resistencia a la compresin 293.8 Control de prdida de fluido 293.9 Agua libre 29
4.0 Requerimientos Claves de Calidad de Servicio 315.0 Cementaciones de Reparacin 33
5.1 Objetivos de una cementacin forzada 335.1.1 Reparacin de un aislamiento zonal defectuoso 335.1.2 Eliminacin de las intrusiones de agua 345.1.3 Reparacin de fugas en la tubera de revestimiento 34
5.2 Tcnicas de cementacin forzada de reparacin 355.2.1 Colocacin 355.2.2 Bombeo 365.2.3 Aplicacin 375.2.4 Clculos de cementacin forzada 43
5.3 Herramientas y equipos de superficie en la cementacin forzada 436.0 Tapones de Cementacin 45
6.1 Volumen de cemento 456.2 Taponamiento de una zona agotada 456.3 Prdida de circulacin 466.4 Abandono 466.5 Anclaje para prueba 476.6 Tcnicas de colocacin de tapones 47
6.6.1 Mtodo del tapn equilibrado 476.6.2 Mtodo de la cuchara vertedora 48
6.7 Consideraciones de diseo 496.7.1 Volumen de cemento 496.7.2 Propiedades del cemento 496.7.3 Tapn de cementacin 506.7.4 Circulacin inversa 506.7.5 Herramienta de colocacin de tapones 516.7.6 Bolas y dardos para tubera de perforacin 51
vJET 14 - Introduccin a la Cementacin |
6.7.7 Mdulo de CemCADE para colocacin de tapones 526.8 Procedimiento de colocacin de tapones de cementacin 526.9 Clculo del volumen de lechada 53
6.9.1 Ejercicio de clculo del volumen de lechada 536.9.2 Clculos del volumen de lechada 53
7.0 Procedimientos Previos al Trabajo, Preparacin y Ejecucin del Trabajo 55
7.1 Procedimientos previos al trabajo 557.1.1 Asignacin del trabajo 557.1.2 Equipos y suministros estndar 557.1.3 Mezcla de material a granel 557.1.4 Carga de vehculos 567.1.5 Reunin previa al viaje 567.1.6 Desplazamiento hasta la locacin 577.1.7 Ejecucin del trabajo 577.1.8 Llegada a la locacin 577.1.9 Armado 587.1.10 Mezcla de fluidos 587.1.11 Cemento a granel 59
7.2 Preparacin del equipo 607.2.1 Aditamentos para tubera de revestimiento 607.2.2 Cabeza de cementacin 60
8.0 Compruebe Sus Conocimientos 738.1 Respuestas 77
vi | ndice
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7JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
La cementacin de pozos es el proceso por
el cual se inyecta en un pozo una lechada
de cementacin con el fin de lograr ciertos
objetivos Los principales tipos de cementacin
incluyen: la cementacin de los liners y las
tuberas de revestimiento, la colocacin de
tapones de cementacin y la realizacin de
trabajos de reparacin de cemento.
El proceso de cementacin incluye la preparacin
de la lechada, que se compone de cemento en
polvo, agua, y aditivos qumicos para controlar
las propiedades del cemento. Para conseguir una
densidad determinada de la lechada se utilizan
equipos especiales; la densidad se mide como
la cantidad de masa por unidad de volumen
(por ejemplo, lbm/galUS, kg/m3, etc.). Luego
de mezclada, la lechada se bombea al pozo
mediante bombas de alta presin.
1.1 Objetivos del entrenamiento
Tras el estudio del presente mdulo, usted podr:
enumerar los tipos de trabajos de
cementacin primaria;
explicar los distintos tipos de trabajos de
cementacin primaria;
definir los siguientes trminos: collar de
zapata, zapato, collar de flotacin, tiempo de
espesamiento, resistencia a la compresin;
explicar el proceso de cementacin por
encima del anular (top-out) y cundo se
realiza;
enumerar los pasos del proceso de
cementacin en dos etapas;
explicar cundo debe llevarse a cabo una
cementacin en dos etapas;
detallar y explicar los tipos de trabajos de
cementacin forzada.
1.2 Advertencias de seguridad
El entrenamiento prctico requiere una
supervisin apropiada. Solicite ayuda a su
supervisor si no est seguro de algn proceso
o del funcionamiento de algn equipo.
Antes de llevar a cabo ninguna de las
actividades que se describen en este
documento, asegrese de que todos los
equipos de seguridad estn instalados y en
perfecto estado de funcionamiento.
Deje siempre el tiempo suficiente para poder
realizar de forma correcta las comprobaciones
previas y posteriores a los trabajos.
La omisin de cualquiera de los pasos de
un proceso puede afectar a los equipos o al
trabajo.
Antes de realizar el STEM 1 de la unidad,
asegrese de llevar el siguiente equipo de
proteccin:
overoles NOMEX
botas con puntera de acero
casco de seguridad
anteojos de seguridad.
Puede que tambin sea necesario llevar los
siguientes elementos:
guantes
antiparras
mscara antipolvo
proteccin auditiva.
1.0 Introduccin
8 | Introduccin
Cuando lleve a cabo el mantenimiento
rutinario de los equipos, est alerta ante las
posibles situaciones de riesgo. La seguridad
tiene que ver principalmente con el sentido
comn y el entrenamiento; adems, hay que
tener en cuenta que cada situacin tiene sus
propias peculiaridades, que no siempre estn
previstas en las normas. El entrenamiento
y la experiencia le ayudarn a garantizar
la seguridad en el entorno de trabajo.
Vigile cualquier peligro y tome las medidas
necesarias para evitar riesgos de forma
inmediata.
Respete las siguientes indicaciones para
garantizar la seguridad en los trabajos:
No lleve ropa suelta o joyas, ya que
podran engancharse en los controles.
Cuando monte y desmonte la unidad,
utilice los escalones y barandas
disponibles.
Conozca el significado de las seales
manuales, as como al responsable de
realizarlas
Antes de arrancar los equipos, retire a
todas las personas del rea de mquinas.
Antes de arrancar el motor, asegrese de
haber retirado todas las herramientas y
cables elctricos.
Arranque el motor slo en reas bien
ventiladas.
Compruebe el funcionamiento de los
equipos de seguridad: luces, bocinas y
frenos.
Revise con frecuencia los indicadores del
motor. Est atento a ruidos inusuales.
Aplique los procedimientos LOTO (lockout/
tagout, sellado) cuando se realicen trabajos
de mantenimiento en cualquier equipo.
9JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
La cementacin primaria consiste en la colocacin
de cemento en el anular (espacio existente entre
la tubera de revestimiento y el agujero abierto o
la tubera de revestimiento anterior).El objetivo de
la cementacin primaria es asegurar la integridad
del agujero, lo cual implica los siguientes aspectos:
aislamiento zonal, sustentacin, proteccin de la
tubera de revestimiento, y sustentacin del agujero.
Aislamiento zonal
El aislamiento zonal consiste en sellar unas
zonas con respecto a otras. Esto evita el
desplazamiento de lquidos y gases entre las
zonas de la formacin a travs del anular. En
la Figura 2-1 vemos un ejemplo de e cemento
para evitar que el gas y el petrleo se mezclen
con el agua de la zona superior.
Figura 2-1. Aislamiento Zonal
Cementacin Primaria
Lodo de Perforacin
Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento
Tubera de Revestimiento
Capa de Cemento en el Anular
Collar de Flotacin
Zapata de Revestimiento
Capa de Cemento en el Anular
Agua
Sustentacin de la tubera de revestimiento
La capa de cemento proporciona soporte axial
a la tubera de revestimiento de la superficie, as
como a cualquier otra tubera de revestimiento
que se instale luego (por ejemplo, los liners).
Proteccin de la tubera de revestimiento
El cemento sirve como soporte y proteccin
contra las formaciones plsticas (por ejemplo,
sales) y fluidos corrosivos de la formacin (por
ejemplo, H2S y CO2).
Sustentacin del agujero
El cemento acta como soporte para el agujero
en formaciones plsticas, sensibles al agua o
no consolidadas.
2.1 Procedimientos bsicos de
cementacin
En las siguientes secciones, se describe el
procedimiento bsico de una cementacin
primaria. El proceso incluye los siguientes
pasos:
corrida de tubera de revestimiento
circulacin de lodo mediante la bomba del
equipo de perforacin
prueba de presin
bombeo de lavador y espaciador
mezcla de lechada
bombeo de la lechada inicial o de llenado
bombeo de la lechada de cola
lanzamiento del tapn superior
desplazamiento de las lechadas y tapones
con fluido
comprobacin de retorno de fluidos
2.0 Cementacin Primaria
10 | Cementacin Primaria
2.1.1 Corriendo tubera de revestimiento
La tubera de revestimiento se corre en el pozo
tramo por tramo; las conexiones (roscadas)
se realizan mediante llaves de potencia.
Normalmente, la corrida de la tubera se realiza a
cabo por cuadrillas de trabajadores especializadas
de empresas como Weatherford y Franks, aunque
a veces tambin los pueden llevar a cabo las
propias cuadrillas de perforacin. Schlumberger no
ofrece este tipo de servicios, pero sus trabajadores
deben conocer el proceso y los pasos a seguir.
Durante el proceso de introduccin de la tubera de
revestimiento, podra ocurrir algo que afectara de
forma negativa al trabajo de cementacin.
Una vez corrida, la tubera de revestimiento se
asienta sobre el fondo o justo encima del fondo.
El primer tramo de la tubera de revestimiento
tiene una zapata de flotacin o zapata gua en
el extremo. Esta zapata sirve para proteger el
extremo de la tubera de revestimiento y ayuda
a guiarla en su paso hacia el fondo del pozo.
Despus del primer o segundo tramo, se instala un
collar de flotacin. El espacio situado entre el collar
de flotacin y la zapata se denomina recorrido
de zapata y suele tener unos 80 pies de largo.
Normalmente, el recorrido de zapata se deja lleno
de cemento al final del trabajo de cementacin.
Nota:Es importante que la cuadrilla de
cementacin revise la zapata gua
y la zapata de flotacin. A veces,
estos elementos son suministrados
por Schlumberger; otras veces, es
el propio cliente quien se encarga
de su suministro.
Cuando el revestimiento alcanza la profundidad
deseada, hay que realizar unas conexiones
especiales en el cabezal de pozo: este proceso
es lo que se llama conexin niplear.
Segn la locacin y el cliente, la cuadrilla
de cementacin puede estar presente en el
lugar antes de la introduccin de la tubera de
revestimiento o durante el proceso, o bien puede
acudir una vez que se haya completado la
insercin de la tubera, cuando se est circulando
el lodo de perforacin antes de la cementacin.
2.1.2 Circulacin de lodo mediante la
bomba del equipo de perforacin
Antes de bombear la lechada en el pozo,
se lleva a cabo otro proceso: utilizando la
bomba del equipo de perforacin se hace
circular lodo de perforacin (tambin conocido
como fluido de perforacin) en el pozo,
con el fin de acondicionar el lodo y lavar
el pozo (Figura 2-2). Este proceso recibe
el nombre de acondicionamiento de lodo.
Acondicionar el lodo significa conseguir que
fluya sin problemas. Si no se lleva a cabo el
acondicionamiento del lodo, el paso de fluido
por el anular puede verse dificultado por la
presencia de sectores con lodo gelificado.
Figura 2-2. Circulacin de Lodo
Cementacin Primaria
Lodo de Perforacin
Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento
Paso: Circulacin de Lodo
Antes de bombear la lechada en el pozo, se lleva a cabo otro proceso: mediante la bomba del equipo de perforacin se hace circular lodo de perforacin (tambin conocido como fluido
de perforacin) en el pozo, con el fin de acondicionar el lodo y
limpiar el pozo.
Tubera de Revestimiento
Anular
11JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
Nota:Mucho antes de que se inicie el
proceso de circulacin, la cuadrilla
de cementacin debe asegurarse
de que la conexin de la reduccin
de circulacin o de la cabeza de
cementacin sea compatible.
El acondicionamiento consiste en circular el
lodo, que baja por la tubera de revestimiento, y
retorna por el anular. En el tramo superior de la
tubera de revestimiento puede instalarse una
reduccin de circulacin; a veces, tambin se
usa una cabeza de cementacin.
Precaucin:El acondicionamiento de lodo debe
disearse con el mismo cuidado
que el proceso de eliminacin de
lodo; un diseo defectuoso puede
provocar una canalizacin, la cual
dificultara e incluso podra llegar a
imposibilitar la eliminacin del lodo.
2.1.3 Prueba de presin
Antes de iniciar la cementacin, se debe
hacer una prueba de presin a las lneas de
tratamiento de alta presin que van desde
la unidad de cementacin hasta el pozo. Se
debe reparar cualquier fuga que se detecte y
repetir la prueba de presin hasta conseguir
el resultado adecuado. Los resultados de
la prueba de presin deben registrarse y
documentarse en un grfico.
Las pruebas de presin se realizan tal y como
se indica a continuacin:
PASO 01 Arme las lneas desde la unidad de cementacin a la conexin del pozo.
PASO 02 Cebe la unidad de cementacin y las lneas de cemento con agua para llenar
todas las lneas.
PASO 03 Cierre la vlvula del cabezal de pozo y asegrese de que no haya nadie cerca
de las lneas.
PASO 04 Aumente la presin hasta el nivel predeterminado haciendo que la unidad
bombee agua.
PASO 05 Mantenga la presin durante 5 minutos y compruebe si hay fugas.
PASO 06 Libere la presin y ajuste las vlvulas para llevar a cabo la mezcla y bombeo del cemento.
PASO 07 Inicie el trabajo.
2.1.4 Bombeo de lavador y espaciador
Antes de bombear la lechada de cementacin,
por lo general, se bombea un lavador qumico o
un espaciador densificado, o ambos, para que
acten como buffer entre el fluido de perforacin
y el cemento. Los lavadores qumicos son fluidos
base agua que pueden utilizarse en espacios
anulares pequeos con geometra del agujero
regular. Estos fluidos pueden utilizarse cuando se
puede lograr turbulencia en todas las secciones
del espacio anular. Los espaciadores son fluidos
densificados que se bombean en flujos turbulentos
o laminares. Estos productos sirven para eliminar
completamente los fluidos de perforacin del anular
antes de inyectar la lechada de cementacin.
Nota:Es muy importante mantener la
densidad y la jerarqua de la reologa
del lodo, el espaciador, la lechada
inicial y la lechada de cola. La nica
excepcin es cuando se utiliza un
lavador qumico en un flujo turbulento.
12 | Cementacin Primaria
Los lavadores y espaciadores se preparan antes
del trabajo de cementacin y se bombean antes
de empezar la mezcla del cemento (Figura 2-3).
Figura 2-3. Bombeo de Lavador y Espaciador
Cementacin Primaria
Lodo de Perforacin
Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento
Paso: Bombeo de Lavador y Espaciador
A continuacin, se bombea un lavador qumico y un espaciador.
El lavador qumico es un fluido
que ayuda a diluir y dispersar el lodo de perforacin en el agujero y el anular.
Un espaciador tambin es un fluido. Su misin es mantener
separados el lodo de perforacin y la lechada durante el proceso de desplazamiento.
El lavador y el espaciador tambin pueden estar diseados para inducir flujo turbulento que ayude
a la lechada a desplazar de forma eficaz el lodo de perforacin en
el anular.
Tubera de Revestimiento
Anular
2.1.5 Lanzamiento del tapn inferior
En los trabajos de cementacin primaria, antes
y despus de la inyeccin de la lechada de
cementacin, se lanzan tapones limpiadores.
Estos elementos sirven para separar la lechada
de los fluidos de perforacin, limpiar las paredes
interiores de la tubera de revestimiento y
obtener una indicacin positiva (presin) de
que el cemento ya est en posicin fuera de la
tubera de revestimiento.
Hay dos tapones. El primero, el tapn inferior,
es hueco y tiene una membrana de caucho en
la parte superior. Esta membrana estalla cuando
el tapn llega a la parte superior del collar de
flotacin, en la zona inferior de la sarta de
revestimiento, y se aplica presin diferencial.
El tapn inferior se lanza desde la cabeza de
cementacin antes de bombear la lechada de
cementacin por la tubera de revestimiento, y su
misin es mantener separada la lechada del lodo
y limpiar el interior de la tubera de revestimiento
(Figura 2-4). El tapn inferior se carga en la
cabeza de cementacin, que est instalada en la
parte superior de la tubera de revestimiento. En
algunos casos, el tapn superior se carga en la
cabeza de cementacin tambin en esta fase.
Figura 2-4. Lanzamiento del Tapn Inferior
Cementacin Primaria
Lodo de Perforacin
Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento
Paso: Lanzamiento del Tapn Inferior
El tapn inferior es un tapn limpiador de caucho. Se lanza antes de bombear la lechada de cementacin.
El tapn sirve para mantener la lechada separada del lodo de perforacin y ayuda a limpiar el interior de la tubera de revestimiento.
Tubera de Revestimiento
Anular
Nota:Los tapones limpiadores deben
cargarse en la cabeza de
cementacin en presencia de
un representante del cliente, ya
que cualquier error puede tener
consecuencias catastrficas.
Antes de bombear el cemento, se llevan a cabo
los siguientes procesos: las vlvulas de la cabeza
de cementacin se colocan en la posicin
correcta, el mecanismo de lanzamiento del tapn
(situado en la cabeza de cementacin) se activa
y, por ltimo, se bombea algo de fluido para
empujar el tapn limpiador desde la cabeza hacia
la tubera de revestimiento. Un testigo (tattletale)
colocado en la cabeza de cementacin indica el
lanzamiento. Las vlvulas de la cabeza de
cementacin se vuelven a colocar en su posicin
para la cementacin, y puede iniciarse la mezcla
y el bombeo de la lechada de cementacin.
2.1.6 Mezcla de la lechada
La lechada de cementacin se forma combinando
cemento seco, agua y los aditivos necesarios en
un mezclador. Este proceso puede realizarse en
continuo o por baches. El fluido de mezcla (agua
ms los aditivos del cemento) puede prepararse
antes o al vuelo mediante un sistema de aditivos
lquidos. En algunas locaciones, los aditivos se
mezclan en seco con el cemento.
Precaucin:Los equipos de mezclado y
bombeo, los fluidos y los equipos
de cemento a granel deben estar
correctamente preparados y
revisarse antes de iniciar el trabajo.
Nota:Los equipos de mezclado y
bombeo, todos los fluidos y equipos
de cemento a granel deben estar
correctamente preparados y
revisarse antes de iniciar el trabajo.
2.1.7 Bombeo de la lechada inicial
La lechada inicial es un tipo de lechada de baja
densidad y alto rendimiento diseada para llenar
y cubrir la seccin superior del anular. Este
material se bombea despus del lavador y el
espaciador y antes de la lechada de cola (Figura
2-5). Su densidad es superior a la del fluido de
perforacin y menor que la de la lechada de cola.
Figura 2-5. Bombeo de la Lechada Inicial
Cementacin Primaria
PULSE EL BOTN DE REPRODUCCIN PARA INICIAR LA ANIMACIN
Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento
Paso: Bombeo de la Lechada Inicial
Una vez que la lechada se ha mezclado (con la densidad correcta), se bombea desde la unidad de cementacin hasta la tubera de revestimiento a travs de la cabeza de cementacin y luego se desplaza al anular. Cuando la mezcla se realiza en continuo, el mezclado puede continuar al mismo tiempo que el bombeo, segn los requisitos del trabajo. La cabeza de cementacin es un contenedor montado en la tubera de revestimiento. Est unida a la unidad de cementacin y sirve para inyectar los fluidos y tapones segn una secuencia predeterminada.
La lechada empuja el lavador, el espaciador y el tapn inferior hacia el interior de la tubera de revestimiento. Cuando el tapn inferior llega al collar de flotacin, el diafragma del tapn estalla y el lavador, el espaciador y la lechada continan hacia la zapata de revestimiento.
Hay dos tipos de lechada: la lechada inicial y la lechada de cola. La lechada inicial tiene una densidad baja y sirve para cubrir la seccin superior del anular.
Tubera de Revestimiento
Anular
Collar de Flotacin
Zapata de Revestimiento
Lodo de Perforacin
2.1.8 Bombeo de la lechada de cola
La lechada de cola es una lechada de mayor
densidad, diseada para cubrir la seccin inferior del
anular desde el fondo del agujero. Normalmente, la
lechada de cola presenta unas propiedades superiores
a las de la lechada inicial. Es esencial que la lechada
de cementacin tenga la densidad correcta para que
sus propiedades sean las deseadas (Figura 2-6).
Figura 2-6. Bombeo de la Lechada de Cola
Cementacin PrimariaSistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento
Paso: Bombeo de la Lechada de Cola
Hay dos tipos de lechada: la lechada inicial y la lechada de cola. La lechada de cola tiene mayor densidad y cubre la zapata.
Tubera de Revestimiento
Anular
Collar de Flotacin
Zapata de Revestimiento
Lodo de Perforacin
13JET 14 - Introduction to Cementing |
14 | Cementacin Primaria
2.1.9 Lanzamiento del tapn superior
El segundo tapn limpiador de cementacin se
denomina tapn superior y es slido. Se bombea
al final de los trabajos de cementacin con el fin
de separar la lechada del fluido de desplazamiento
que se bombea en la siguiente etapa del proceso,
y evitar as que sea contaminada por dicho fluido.
Una vez que la lechada ya se ha bombeado en la
tubera de revestimiento, el tapn superior se lanza
desde la cabeza de cementacin (Figura 2-7).
Figura 2-7. Lanzamiento del Tapn Superior
Cementacin PrimariaSistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento
Paso: Lanzamiento del Tapn Superior
El tapn superior se lanza despus de bombear la lechada en la tubera de revestimiento.
El tapn superior separa la lechada del fluido de
desplazamiento que se inyecta en el siguiente paso del proceso y evita as que ste contamine la lechada.
Tubera de Revestimiento
Anular
Lodo de Perforacin
Cuando se ha inyectado la lechada de cola, se
para el bombeo y, a continuacin, las vlvulas
de la cabeza de cementacin se cambian
de posicin para permitir bombear un fluido
(normalmente agua o espaciador) que empuje el
tapn superior desde la cabeza de cementacin.
2.1.10 Desplazamiento de lechadas y
tapones con fluidos
A continuacin, las lechadas de cementacin
y los tapones limpiadores se bombean (son
desplazados) hacia el fondo del pozo mediante
el fluido de perforacin u otro fluido. Este fluido
de desplazamiento empuja el tapn superior
y la lechada hacia abajo por la tubera de
revestimiento. Cuando el tapn limpiador inferior
llega al collar de flotacin, la membrana situada
en su parte superior se rompe y la lechada es
bombeada, saliendo de la parte inferior de la
tubera de revestimiento y subiendo por el anular.
Cuando el tapn superior llega al tapn inferior,
hay un aumento de presin. Las lechadas
de cementacin se encuentran en el espacio
anular y en el recorrido de zapata. El proceso
habr finalizado cuando se indique un aumento
de presin en la superficie y el proceso de
desplazamiento haya terminado. Luego,
retornarn de dos a cinco barriles y parar el
flujo. Si este flujo de retorno contina, significa
que hay fugas en el collar de flotacin.
2.1.11 Revisin de los flujos de retorno
El collar de flotacin est equipado con una vlvula
de retencin que evita que los fluidos regresen
por la tubera de revestimiento. Si la vlvula est
defectuosa, la lechada puede empujar los tapones
y el fluido por la tubera de revestimiento, debido al
efecto de retorno de los tubos en U. Al final de un
trabajo de cementacin, es necesario comprobar
que el collar de flotacin o la zapata de flotacin no
presenten fugas. Para realizar esta comprobacin
se espera a que el fluido retorne a los tanques
de desplazamiento de la unidad de cementacin.
Si el collar de flotacin o la zapata de flotacin
funcionan correctamente, dejarn que vuelvan de
dos a cinco barriles y luego se interrumpir el flujo.
Si este flujo de retorno contina, significa que el
collar de flotacin tiene algn defecto.
2.2 Equipos
Los trabajos de cementacin suelen realizarse
con los siguientes equipos:
equipo de material a granel para el
almacenamiento y la mezcla
unidad de bombeo de cemento
15JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
lneas de tratamiento
sistema de mezclado
mezclador por baches
tanques de fluido
sistema de aditivos lquidos
cabezas de cementacin.
2.2.1 Equipo de material a granel
En los trabajos de cementacin primaria, se
necesitan los siguientes equipos de material a granel
para almacenar el cemento seco y transferirlo al
sistema de mezclado de cemento (Figura 2-8):
Silos de cemento a presin o silos de
cemento de gravedad: los distintos cementos
y mezclas deben almacenarse en silos de
cemento separados. Los silos deben tener
la capacidad suficiente para almacenar el
cemento necesario. Adems, estos silos
tambin sirven para mezclar y manipular
aditivos y material a granel en seco.
Figura 2-8. Equipo de Material a Granel
Transporte de cemento a granel: se utilizan
para transportar el cemento seco hasta el
pozo. Tambin pueden utilizarse durante la
cementacin para transferir directamente el
cemento al sistema de mezclado.
Compresor de aire: suministra el aire
para presurizar los silos y llevar a cabo la
transferencia de cemento.
Mangueras de caucho de 4 pulgadas: sirven
para transferir el material desde el silo hasta
el equipo de mezclado de cemento; tambin
se utilizan para las lneas de ventilacin.
Tanque de descarga: ayuda a controlar el
flujo de cemento seco desde la planta de
material a granel al sistema de mezclado.
Es esencial mantener en buen estado el equipo
de material a granel, ya que para realizar
adecuadamente los trabajos de cementacin es
crucial que este equipo funcione de forma efectiva.
2.2.2 Unidad de bombeo de cemento
La unidad de bombeo de cemento (Figura 2-9)
desempea las siguientes funciones:
suministra alta potencia y presin de bombeo
mide los fluidos de mezcla
proporciona y controla el sistema de
mezclado de cemento
controla el caudal y la presin de bombeo.
Figura 2-9. Unidades de Bombeo de Cemento
Skid de Bombeo de Cemento(CPS-361)
Camin de Bombeo de Cemento
2.2.3 Lnea de tratamientoLa lnea de tratamiento es un conjunto de
tuberas, Tes, vlvulas y uniones giratorias que
se utiliza para llevar la lechada de cementacin
y otros fluidos bombeados desde la unidad de
cementacin al pozo (Figura 2-10).
16 | Cementacin Primaria
Figura 2-10. Lnea de Tratamiento
En los trabajos de cementacin, se utiliza una
lnea de tratamiento de dos pulgadas 1502. La
lnea de tratamiento debe armarse conforme a
las instrucciones de la Norma de Seguridad 5 de
Well Services: Bombeo a Presin y Seguridad en
la Locacin (seccin ID# 3313681 de InTouch)..
Las lneas de tratamiento disponen de unas
estrictas instrucciones de uso, inspeccin y
prueba. Encontrar estas indicaciones en la
Norma de Seguridad 23 de WS: Pruebas e
Inspeccin de Equipos de Tratamiento (seccin
ID #3313701 de InTouch).
2.2.4 Sistema de mezclaEl objetivo del sistema de mezcla es garantizar
la proporcin exacta de cemento seco y fluido
de mezcla de manera que se obtenga una
lechada con caractersticas predecibles, que
pueda bombearse al fondo del pozo al caudal
deseado.
Se utilizan diversos tipos de sistemas de
mezcla; adems, estos sistemas estn en
continua evolucin. En el Mdulo JET 7
encontrar la descripcin e instrucciones de
uso de los sistemas de mezcla que se utilizan
actualmente: Equipos de Mezclado de Cemento
(seccin ID# 4127834 de InTouch).
2.2.5 Mezclador por bachesLa mezcla por baches es un sistema simple
para la mezcla de lechadas de cementacin.
Existen varios tipos de mezcladores por
baches, con una capacidad que oscila entre
15 y 150 bbl. Normalmente, estos mezcladores
estn equipados con paletas, bombas
centrfugas de circulacin, y lneas para que la
lechada circule y se mezcle en los tanques por
baches durante el proceso de mezcla.
El procedimiento ms comn de mezcla por
baches consiste en llenar el tanque con una
lechada mezclada al vuelo con la densidad
deseada y, luego, ajustar la densidad mediante
la adicin de fluido de mezcla o cemento. Otra
tcnica muy utilizada es la de llenar el mezclador
por baches con fluido de mezcla y luego aadir
el cemento seco desde el sistema de material
a granel directamente al fluido de mezcla hasta
conseguir la densidad deseada. Si utiliza este
ltimo mtodo, aada el cemento poco a poco,
con un caudal manejable; compruebe la densidad
a intervalos regulares y deje que la lechada se
homogenice antes de medir la densidad.
2.2.6 Tanques de fluidoLos fluidos utilizados en el proceso de
cementacin (fluido de mezcla para la lechada
inicial y la lechada de cola, lavadores y
espaciadores) deben almacenarse y prepararse
en tanques de fluido.
El uso bombas centrfugas para la recirculacin
de la lechada debe limitarse al mnimo, ya que la
energa de corte adicional que se aade al sistema
puede afectar de forma negativa las propiedades
de la lechada. Se recomienda que la lechada no
se recircule con una bomba centrfuga durante
ms de 5 minutos por cada 10 bbl de lechada.
Las pruebas de cemento realizadas en el
laboratorio deben tener en cuenta que la mezcla
de la lechada se va a realizar por baches.
17JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
Normalmente, para almacenar estos fluidos
se utilizan tanques de lodo del equipo de
perforacin; en todo caso, la cuadrilla de
cementacin debe asegurarse de que:
los tanques estn limpios y no se contaminen
con otros fluidos durante la preparacin de
los fluidos o el proceso de cementacin.
haya suficientes tanques y los tanques
tengan la capacidad suficiente para
almacenar los distintos fluidos que se
necesitan. No olvide que tambin debe tener
en cuenta el volumen muerto del tanque.
el fluido de los tanques pueda mezclarse y
circular de forma adecuada para garantizar
su homogeneidad.
no haya fugas en los tanques.
el caudal de fluido desde los tanques a la
unidad de cementacin sea el adecuado
para poder alcanzar los caudales de
bombeo y mezcla de diseo.
En algunos casos, los tanques para los fluidos
utilizados durante el proceso de cementacin
son suministrados por Schlumberger.
En locaciones costafuera, se utilizan los
tanques del equipo de perforacin y, en algunos
casos, la unidad de cementacin se alimenta
directamente con agua salada. En este ltimo
caso, es necesario asegurarse de que el agua
salada se utilice en las pruebas de laboratorio
y de que la toma de suministro de agua salada
no se encuentre cerca del fondo del mar. Para
algunos fluidos es necesario utilizar agua dulce
y disel o petrleo; antes de realizar ningn
trabajo, compruebe con el representante de la
Empresa si el equipo de perforacin dispone de
estos fluidos en cantidad suficiente.
Nota:Asegrese de limpiar todos los
tanques al final del trabajo.
2.2.7 Sistema de aditivos lquidosLos sistemas de almacenamiento y medicin de
aditivos lquidos sirven para almacenar y medir
los aditivos lquidos durante las operaciones de
cementacin.
Inicialmente, estos sistemas se disearon para
utilizarse en espacios confinados en equipos
de perforacin costafuera; sin embargo, por su
eficiencia y economa, ahora son un elemento
imprescindible para cualquier trabajo de
cementacin en el que se utilicen aditivos lquidos.
Existen diversos tipos de sistemas de aditivos
lquidos (LAS):
Sistema de control manual: cuatro tanques cerrados (1.000 galUS, 750
galUS y dos de 300 galUS) almacenan los
distintos aditivos lquidos. Cuatro bombas
de diafragma de accionamiento neumtico
envan los aditivos directamente a los
tanques de almacenamiento por encima del
tanque de desplazamiento de la unidad de
cementacin. A continuacin, los aditivos
lquidos se vierten en la proporcin adecuada
y se dispersan en el agua de mezcla.
Sistema de control automtico: el sistema incluye un mtodo para controlar
de forma automtica las cantidades de
aditivos. El sistema est equipado con
cuatro bombas de desplazamiento positivo:
unos sensores magnticos cuentan las
carreras de la bomba. Esto se utiliza para
medir de forma automtica el volumen
exacto de los aditivos que se vierte en el
tanque de desplazamiento.
Sistema de aditivos lquidos computerizado: este sistema est formado por un mdulo de control
de medicin, un caudalmetro
electromagntico con vlvulas de control,
y un terminal remoto que permite medir los
volmenes de aditivos programados que se
vierten en el tanque de desplazamiento.
18 | Cementacin Primaria
Figura 2-11. Sistema de Aditivos Lquidos Computerizado
En el tanque de desplazamiento se utilizan
mezcladores de aligeramiento (lightening
mixers) para ayudar a mezclar los aditivos y el
agua de mezcla.
Nota:Asegrese de limpiar todas las
bombas y tuberas con agua dulce
al final del trabajo.
2.2.8 Cabezas de cementacinEn el Mdulo JET 8 se describen con detalle
las cabezas de cementacin: Cabezas de
Cementacin y Aditamentos para Tubera de
Revestimiento (seccin ID# 4127832 de InTouch).
2.2.9 Equipos auxiliares para cementacinEn los trabajos de cementacin primaria
se utilizan distintos tipos de aditamentos y
accesorios para tuberas de revestimiento,
entre los que se pueden incluir: zapatas gua,
collares de flotacin, collares de mltiples
etapas, centralizadores, canastas de
cementacin y colgadores de liner. La utilidad y
el funcionamiento de estos equipos se describen
en el Mdulo JET 8: Cabezas de Cementacin y
Aditamentos para Tubera de Revestimiento.
2.3 Cementacin primaria: Procedimiento en una etapa
Los trabajos de cementacin primaria en una
etapa incluyen la cementacin de: tubo conductor,
tubera de revestimiento de superficie, tubera de
revestimiento intermedia, tubera de revestimiento de
produccin, liner y conexin de liner a superficie.
2.3.1 Cementacin del tubo conductorEl conductor suele ser la tubera de revestimiento,
que tambin es la ms corta (Figura 2-12).
El conductor sirve para evitar que los fluidos
de perforacin contaminen las arenas poco
profundas, as como para evitar los derrumbes,
que pueden producirse fcilmente cerca de las
superficies donde hay capas superficiales o
lechos de grava no consolidados o sueltos.
Figura 2-12. Tubo Conductor
Tubo Conductor
El tubo conductor es la tubera de revestimiento ms ancha que se corre en un pozo. El dimetro oscila entre 30 y 16 pulgadas.
La funcin principal del tubo conductor es:
Evitar los derrumbamientos debajo del equipo de perforacin.
Proporcionar una elevacin para el niple, para permitir que el flujo de retorno de lodo vuelva
a los tanques del equipo de perforacin.
Los tubos conductores se asientan en zonas poco profundas, con profundidades de entre 30 y 200 pies (normalmente a 100 pies).
El tubo conductor suele tener uno de estos tres
tamaos y profundidades:
30 a 20 pulgadas, soldado
20 a 16 pulgadas, roscado
30 a 300 pies (
19JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
Aunque sea necesario cementar el tubo
conductor, no se suelen utilizar tapones
limpiadores de cementacin. Por lo general, la
cementacin se realiza mediante la insercin
de una tubera o tubera de perforacin en el
tubo conductor. Este sistema ayuda a evitar la
contaminacin de la lechada de cementacin
dentro de la tubera de revestimiento, reduce
de forma significativa los volmenes de
desplazamiento, y permite detener la mezcla de
cemento cuando se detecta retorno en superficie.
Si las formaciones situadas en la superficie o
cerca de ella estn muy poco consolidadas,
pueden producirse grandes derrumbes; por
ello, es normal aplicar excesos de cemento
del 100% al 200%. Para cementar este tipo de
tuberas de revestimiento se utilizan lechadas
de cementacin aceleradas. Las tuberas de
revestimiento de gran dimetro estn sometidas
a una fuerza de flotacin ascendente enorme
debida a la presin que acta en la superficie
de la cabeza de cementacin. Si esta rea es
suficientemente grande, puede exceder el peso
sumergido de la tubera de revestimiento y
expulsar la tubera fuera del agujero.
2.3.1.1 Cementacin a travs de tuberas de perforacin
La cementacin de revestimientos grandes
(con dimetros superiores a 13-3/8 pulgadas)
puede realizarse a travs de una tubera de
perforacin. En la parte superior de la zapata
gua o zapata de flotacin (Figura 2-13) se
instala un aditamento de conexin (stab-in).
Esta zapata o collar acta como receptculo
del aguijn (stinger) que se conecta a la
parte inferior de la tubera de perforacin.
La gua se prepara con sellos o empaques
que actan como un sello contra el dimetro
interno (ID) de la zapata o collar de conexin.
Hecho esto, el cemento puede bombearse
y desplazarse a travs de la tubera de
perforacin hasta el anular.
Figura 2-13. Cementacin a Travs de Tubera de Perforacin
Cementacin a travs de Tubera de Perforacin
Sistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento
Lodo de Perforacin
El cemento se mezcla y bombea a travs de la
tubera de perforacin y pasa al anular hasta
llegar a la superficie (si este es el objetivo).
Cuando se observe que el retorno es cemento de
buena calidad (no contaminado), puede detenerse
la mezcla y procederse al desplazamiento del
volumen de la tubera de perforacin. Por otra parte,
si antes de que el cemento llegue a la superficie
se observa una prdida de circulacin, la mezcla
puede interrumpirse y desplazarse el cemento,
con lo cual se evita el bombeo de grandes
cantidades de cemento a las zonas de prdida.
2.3.1.2 Cementacin por encima
Si el objetivo es cementar hasta la superficie
y no se consigue, bien sea por prdidas o
por bombeo de un volumen de cemento
insuficiente, ser necesario llevar a cabo una
cementacin por encima, con el fin de que el
cemento alcance la superficie.
Para esta operacin se utiliza un tubo de dimetro
externo pequeo (tubera macarrn) (Figura 2-14).
En el anular se pueden introducir de dos a cuatro
de estas tuberas; de este modo, la lechada de
cementacin se puede bombear y llenar el espacio
20 | Cementacin Primaria
anular. Los trabajos de cementacin por encima se
realizan en profundidades que suelen oscilar entre
los 250 y 300 pies.
Figura 2-14. Tuberas Macarrn
Tubera de Revestimiento
Tubera Macarrn insertada
2.3.2 Cementacin de tuberas de revestimiento de superficie
El segundo revestimiento que tambin acta
como aislamiento para las formaciones no
consolidadas o zonas de agua presentes a
poca profundidad (Figura 2-15) se denomina
revestimiento de superficie. En algunos
pases, la legislacin impone ciertos requisitos
mnimos sobre las propiedades de la tubera de
revestimiento y del cemento fraguado.
Figura 2-15. Tubera de Revestimiento de Superficie
Tubera de Revestimiento de Superficie
La tubera de revestimiento de superficie se corre con el
fin de evitar que los fluidos de
perforacin contaminen las formaciones de agua dulce.
Este tipo de revestimiento sirve para aislar zonas situadas cerca de la superficie no consolidadas
o donde se producen prdidas de circulacin, y acta como soporte de las siguientes tuberas de revestimiento.
Adems, el revestimiento de superficie ayuda a controlar la
presin primaria al soportar el preventor de reventones (BOP).
El dimetro externo de estas tuberas suele
oscilar entre 9-5/8 pulgadas y 20 pulgadas para
profundidades de entre 100 y 5.000 pies.
La tubera de revestimiento de superficie tiene
tres objetivos primordiales:
llevar el cemento hasta la superficie
cementar la zapata y la zona circundante
para desarrollar resistencia a la
compresin rpidamente y minimizar as el
tiempo de perforacin
crear un recorrido de zapata eficaz que
permita llevar a cabo la prueba de integridad
de presin/lmite sin necesidad de realizar
trabajos de cementacin de reparacin
(cementaciones forzadas de la zapata)
Para compensar la dificultad que implica
determinar el dimetro exacto del agujero
abierto, se utilizan excesos de lechada de entre
el 50% y el 100%.
La cementacin a travs de tubera de perforacin
es la tcnica ms utilizada. El tiempo de perforacin
se reduce (los trabajos pueden realizarse con
mayor rapidez), se ahorra cemento (el cemento
se mezcla y bombea hasta que aparece en la
superficie) y se consiguen trabajos de mejor calidad
(menos riesgo de canalizacin y contaminacin).
El tipo de lechada que se suele emplear es
la lechada inicial y la lechada de cola. Las
formulaciones de estas lechadas presentan las
siguientes caractersticas:
La lechada inicial es una lechada extendida de
baja densidad y con alto rendimiento. Ayuda a
reducir el costo y las posibilidades de prdida.
La lechada de cola es una lechada con
cemento puro con un acelerador que
contribuye a reducir el tiempo de espera
para el fraguado del cemento (WOC) y
que sirve como soporte de la tubera de
revestimiento en la zapata.
21JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
2.3.3 Cementacin de tubera de revestimiento intermedia
A veces, conforme va a aumentando la
profundidad de perforacin, para mantener
la integridad del pozo es necesario utilizar
una tubera de revestimiento intermedia
(Figura 2-16). Las tuberas de revestimiento
intermedias se utilizan para separar el pozo en
secciones explotables, aislar zonas de prdida
de circulacin, secciones salinas, zonas de
sobrepresin, secciones con lutitas y otras
condiciones en el fondo o la superficie del pozo
que puedan dificultar o hacer que sea peligroso
continuar la perforacin.
Figura 2-16. Tubera de Revestimiento Intermedia
Tubera de Revestimiento Intermedia
La tubera de revestimiento intermedia se utiliza para separar el pozo en las siguientes secciones explotables:
Zonas salinas
Zonas con sobrepresin
Zonas con prdidas de circulacin aisladas
Otras condiciones en el fondo o la superficie que pueden
dificultar o hacer peligroso
proseguir la perforacin
El tamao y la longitud de las tuberas de
revestimiento intermedias varan mucho de un
operador a otro y de un campo a otro, e incluso
dentro de un mismo campo. Los tamaos ms
utilizados son: 13-3/8 pulgadas, 10-3/4 pulgadas
y 9-5/8 pulgadas. La longitud puede oscilar entre
1.000 pies y 15.000 pies (305 m a 4.570 m).
Las tuberas de revestimiento intermedias
pueden cementarse hasta la superficie o hasta
la zapata de la tubera de revestimiento anterior,
en funcin de las necesidades del cliente, la
presin de fractura de la formacin, etc.
Si el tramo que hay que cementar es muy
largo y hay formaciones con una presin de
fractura baja, la tubera de revestimiento puede
cementarse en dos etapas (que se cubren en la
siguiente seccin de este documento).
Los tipos de lechada de cementacin utilizados
dependen de las necesidades del cliente y de
las condiciones del agujero en esta seccin del
pozo. Las ms utilizadas son la lechada inicial
extendida y la lechada de cola con cemento puro.
Las lechadas iniciales llevan un agente
extensor y/o un aditivo ligero y, muchas
veces, tambin un retardador y un aditivo
para la prdida de fluido.
Las lechadas de cola pueden estar diseadas
con un retardador y, muchas veces, tambin
con un dispersante y un aditivo para la
prdida de fluido. En alguno casos, cuando
el cemento se va a utilizar para controlar
ciertas zonas problemticas (por ejemplo,
zonas salinas y zonas de migracin de gas) se
utilizan aditivos especiales.
2.3.4 Cementacin de tubera de revestimiento de produccin
La colocacin y cementacin de la tubera
de revestimiento de produccin (Figura 2-17)
es uno de los pasos ms importantes en la
perforacin de un pozo. Adems de actuar
como elemento de sustentacin del agujero,
esta tubera cumple otras misiones:
aislar la zona productiva de otras formaciones
y de los fluidos presentes en ellas
actuar como cubierta de proteccin de los
equipos de terminacin, tales como:
- equipo de bombeo artificial subterrneo
- equipo de terminacin en zonas mltiples
- mallas de control de arena
recubrir tuberas de revestimiento
intermedias daadas o desgastadas
22 | Cementacin Primaria
Figura 2-17. Tubera de Revestimiento de Produccin
Tubera de Revestimiento de Produccin
La tubera de revestimiento de produccin se corre a travs de la tubera intermedia y se cementa en la zona o zonas de produccin.
La razones principales para correr y cementar una tubera de revestimiento de produccin son las siguientes:
Aislar las zonas de produccin, y los fluidos que contienen, de
otras zonas
Actuar como cubierta de proteccin de los equipos de produccin subterrneos (terminaciones)
Recubrir las tuberas de revestimiento intermedias daadas o desgastadas
La longitud y tamao de la tubera de
revestimiento de produccin vara mucho,
pero las ms usuales son: 4-1/2 pulgadas, 5
pulgadas, 7 pulgadas y 9-5/8 pulgadas.
Las tuberas de revestimiento de produccin
pueden introducirse como una sarta completa
desde el fondo del pozo (profundidad total)
hasta la superficie o desde el fondo del pozo
(profundidad total) hasta 100 o 200 pies dentro
de la tubera de revestimiento anterior. Este
ltimo tipo de tubera recibe el nombre de liner.
Los tipos de lechada de cementacin utilizados
dependen de las necesidades del cliente y de
las condiciones del agujero en esta seccin
del pozo. Se suele utilizar una sola lechada
de cementacin o lechada inicial extendida y
lechada de cola pura:
Las lechadas iniciales llevan un agente
extensor y/o un aditivo ligero y, muchas
veces, tambin un retardador y un aditivo
para la prdida de fluido.
Las lechadas de cola pueden llevar un
retardador y, muchas veces, tambin un
dispersante y un aditivo para la prdida de
fluido.
Cuando el cemento se va a utilizar para
controlar ciertas zonas problemticas (por
ejemplo, zonas salinas y zonas de migracin de
gas) se utilizan aditivos especiales.
El diseo de los trabajos de cementacin es
esencial para que los trabajos sean efectivos.
Se debe prestar una especial atencin al
diseo de las lechadas de cementacin y a la
colocacin del cemento.
2.3.5 Cementacin de linerLos liner son tuberas de cementacin que no
llegan hasta la superficie sino que son colgadas
del interior de la tubera anterior (Figura 2-18).
La superposicin depende del objetivo del liner y
puede oscilar entre 50 y 500 pies.
Figura 2-18. Liner
LinerSistemas de Mezcla y Bombeo de Cemento
Lodo de Perforacin
El uso de liner (como tuberas de revestimiento
de produccin) permite utilizar menos tubera
de revestimiento y, por tanto, reducir el costo
del pozo. Las tolerancias anulares suelen
23JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
ser pequeas; debido a esto, en los trabajos
de cementacin puede ser necesario utilizar
fluidos y tcnicas de colocacin especiales
para reducir el riesgo de sufrir prdidas.
Las lechadas utilizadas en la cementacin
de los liner estn diseadas para presentar
unas propiedades de fluidez y de fraguado
que garanticen una buena sustentacin y
aislamiento. Si el volumen lo permite, la
lechada se mezclar por baches.
Los liner pueden ser liner de produccin,
liner de perforacin o conexiones de liner a
superficie (tie-back).
El liner de produccin corre desde la ltima tubera de revestimiento hasta el fondo del pozo
(profundidad total) y sustituye a la tubera de
revestimiento de produccin. Este liner est en
contacto directo con los tramos de produccin,
de modo que la cementacin en este punto es
crtica.
Los liner de perforacin se utilizan en las operaciones de perforacin para poder
aumentar la profundidad del pozo; su funcin
es aislar las zonas de prdida de circulacin y
otras zonas problemticas.
Una conexin de liner a superficie asciende
desde el tope de un liner ya existente hasta un
punto superior en el interior de otra tubera de
revestimiento. Se utiliza para reparar tuberas
de revestimiento daadas, desgastadas o
corrodas situadas sobre otro liner ya existente.
Para correr y colgar el liner dentro de una
tubera de revestimiento es necesario utilizar
equipos especiales. Schlumberger no
suministra este tipo de equipos (entre los que
se incluye la cabeza de cementacin del liner).
La cuadrilla de cementacin debe coordinar los
trabajos de cementacin junto con el cliente y
el proveedor de equipos para liner.
2.3.6 Cementacin de conexiones de liner a superficie
Las conexiones de liner a superficie
(complementos de liner) (Figura 2-19) salen
desde superiores tope de un liner ya existente y
ascienden hasta un punto determinado o hasta
la superficie. Se utilizan para reparar tuberas
de revestimiento daadas, desgastadas o
corrodas y para reforzar la proteccin contra la
presin y la corrosin.
Figura 2-19. Cementacin de Conexiones de Liner a Superficie
Para instalar una conexin de liner a superficie,
el liner original debe tener instalado un conector.
Normalmente, se trata de un receptculo de
dimetro interno pulido que va unido a la parte
superior del colgador del liner. En el extremo
de la conexin de liner a superficie se coloca
un aguijn (stinger) con sellos o un niple de
sello. En algunos casos, tambin se utiliza un
empacador y cuas de anclaje.
A veces, se puede hacer la cementacin a
travs de la conexin de liner a superficie,
en el anular entre el tie-back y el tubera de
revestimiento anterior.
24 | Cementacin Primaria
2.4 Cementacin primaria: Procedimientos con mltiples etapas
Los trabajos de cementacin con mltiples
etapas se utilizan para separar y aislar zonas.
En primer lugar, la lechada de cementacin se
asienta alrededor de la seccin inferior de una
sarta de revestimiento con el cemento colocado
hasta una profundidad determinada. A
continuacin, a travs de los puertos del collar
o collares de etapa colocados en la sarta de
revestimiento, se cementan de forma sucesiva
las etapas superiores. Un collar de etapa
es bsicamente una junta de revestimiento
con puertos que se abren y cierran o sellan
mediante camisas de accionamiento a presin.
La cementacin de etapas mltiples se utiliza
con los siguientes fines:
reducir la presin hidrosttica en las
formaciones que no pueden soportar
la presin hidrosttica ejercida por una
columna larga de cemento
aislar dos zonas con problemas en una
misma seccin del agujero del pozo, por
ejemplo, una zona de alta presin y una
zona con una presin de fractura baja
ahorrar cemento en aquellos pozos en los
que slo es necesario cementar la parte
inferior y una porcin superior de la tubera
de revestimiento
Las tres tcnicas de cementacin de mltiples
etapas ms utilizadas son:
cementacin regular en dos etapas; la
cementacin de cada una de las etapas es
una operacin independiente y distinta
cementacin continua en dos etapas;
ambas etapas se cementan en una sola
operacin continua
cementacin en tres etapas; la
cementacin de cada una de las etapas es
una operacin independiente y distinta.
Con la introduccin y aplicacin de la familia
LiteCRETE* de sistemas de cemento, se ha
reducido en los ltimos tiempos, el uso de
cementaciones con mltiples etapas. La baja
densidad y las mejores propiedades mecnicas
de estos sistemas permiten cementar las sartas
de revestimiento sin necesidad de utilizar
collares de etapa.
Para realizar una cementacin en dos etapas
se siguen estos pasos:
PASO 01 Circulacin y acondicionamiento del lodo.
PASO 02 Pruebas de presin de las lneas.
PASO 03 Bombeo del lavador y/o espaciador.
PASO 04 Bombeo de la lechada de cementacin inicial y/o de cola (cementacin de
la primera etapa).
PASO 05 Lanzamiento del tapn de la primera etapa.
PASO 06 Desplazamiento de la lechada de cementacin de la primera etapa hasta la
zapata (profundidad total).
PASO 07 Bombeo del tapn de la primera etapa para verific*ar que ha llegado al collar de
flotacin.
PASO 08 Purga y comprobacin de los retornos.
PASO 09 Lanzamiento de la bomba de apertura del collar de etapa (hasta que caiga
en el collar de etapa).
* Marca de Schlumberger
25JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
PASO 10 Presurizacin de la bomba de apertura instalada en el collar de etapa;
apertura de los puertos en el collar de etapa.
PASO 11 Circulacin a travs de los puertos del collar de etapa.
PASO 12 Bombeo del lavador o espaciador antes de la inyeccin de la lechada de
cementacin de la segunda etapa.
PASO 13 Bombeo de la lechada de cementacin inicial y/o de cola (cementacin de
la segunda etapa).
PASO 14 Lanzamiento del tapn de cierre.
PASO 15 Desplazamiento del tapn de cierre hasta el collar de etapa.
PASO 16 Presurizacin del tapn de cierre para cerrar los puertos del collar de etapa.
PASO 17 Liberacin y comprobacin de los retornos.
26 | Cementacin Primaria
Esta pgina se ha dejado a propsito en blanco
Los cementos Portland estn diseados para
utilizarse en la cementacin de pozos, en muy
diversas condiciones: distintas temperaturas y
presiones, y formaciones y fluidos con distintas
propiedades. Para poder utilizar las lechadas
en estas distintas condiciones, se emplean
numerosos aditivos de cemento, diseados en
condiciones simuladas.
La propiedades de la lechada y del cemento
fraguado se disean y evalan en un
laboratorio, donde se simulan las distintas
condiciones en las que van a emplearse. Los
procedimientos de prueba en laboratorio se
rigen por las normas incluidas en API RP 10B:
Procedimiento Recomendado para la Prueba
de Cementos para Pozos (Recommended
Practice for Testing Well Cements).
Reporte de Prueba de Cemento en Laboratorio Lechada de Cola 9 5/8" GBDatos del pozo
Composicin
Reologa (lecturas promedio)
Tiempo de espesamiento
Fluido libre
Resistencia a compresin UCA Resultados registrados
Prdida de fluido
Comentarios
Firmas
N fluido : NLA 27805002 Cliente :X Locacin / Equipo de perforacin : XZ
Fecha : 18-03-2006 Nombre del pozo : 995 #2 Campo : XY
Tipo de trabajo Lechada de cola de 9 5/8" Profundidad 6500,0 pies TVD 6500,0 piesBHST 145 F BHCT 110 F BHP 3850 psiTemperatura inicial 80 F Tiempo hasta temp. 00:35 hr:mn Velocidad de calentamiento (F/min)Presin inicial 475 psi Tiempo hasta presin 00:35 hr:mn Programa CemCADE
Densidad 16,40 lpg Rendimiento 1,07 pies cbicos/sk Fluido de mezcla 4,418 galones/skPorosidad 55,3 % Fraccin slida 44,7 % Tipo de lechada Convencional
H Mezcla Muestra campoAgua dulce 3,368 gals/sk Fluido base
Pv: 88,947 cP Pv: 86,386 cPTy: 5,50 lbf/100 pies2 Ty: 39,76 lbf/100 pies2
D047 0,020 gals/sk ANTIESPUMANTED500 1,000 gals/sk GASBLOK LTD177 0,010 gals/sk RETARDADOR 1008933D080 0,020 gals/sk DISPERSANTE
Cdigo Concentracin Componente Nmero de lote
(rpm) (deg) (deg)
300 93,0 125,0200 66,0 98,0100 36,0 70,060 24,0 58,030 14,0 46,06 6,0 32,03 5,0 28,0
Temperatura 80 F 110 F
Consistencia Tiempo
nm:rh15:40cB03
nm:rh53:50cB07
nm:rh93:50cB001
0,0 mL/250 mL En 2 hrsA 110 F y 0 incl.Sedimentacin Ninguna
Tiempo CS
12:00 hr:mn 1502 psi
12:00 hr:mn 2522 psi
Prdida de fluido API 20 mL10 mL en 30 min a 110 F y 1000 psi
Lechada con 0,02 gals/sk de D177 demor 6:19 para llegar a 70 Bc.
Figura 3-1. Reporte de Prueba de Cemento en Laboratorio
27JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
3.0 Propiedades de Cementacin
Antes de llevar a cabo una cementacin,
el laboratorio suministrar al supervisor de
campo un reporte como el que se muestra en
la Figura 3-1. A partir de este documento, el
supervisor de cementacin sabe qu aditivos
se necesitan, las concentraciones de los
componentes y las propiedades de la lechada
de cementacin.
El reporte de laboratorio contiene las
caractersticas de la lechada que se va
a bombear al pozo. Estas caractersticas
incluyen: densidad, rendimiento, tiempo de
espesamiento, agua de mezcla, fluido de
mezcla, resistencia a la compresin, prdida de
fluido y agua libre.
3.1 DensidadLa densidad es el peso por unidad de volumen
y suele expresarse en lbm/galUS o kg/m3.
Las lechadas utilizadas en la cementacin de
pozos de petrleo y gas tienen una densidad
entre 11,5 lbm/galUS y 19,0 lbm/galUS [1.380
kg/m3 y 2.280 kg/m3].
3.2 RendimientoEs el volumen de lechada obtenido al mezclar
un saco de cemento con la cantidad deseada
de agua y otros aditivos. Se suele expresar en
m3/kg o pies cbicos/saco.
3.3 Tiempo de espesamientoLas pruebas del tiempo de espesamiento sirven
para calcular el tiempo que una lechada est en
estado lquido en las condiciones de presin y
temperatura simuladas del pozo. Estas condiciones
se simulan mediante un consistmetro presurizado,
que mide la consistencia de la lechada de prueba
contenida en una copa rotativa. Los resultados de
la prueba se expresan en unidades Bearden de
consistencia (Bc).
La prueba del tiempo de espesamiento finaliza
cuando la lechada de cementacin alcanza una
consistencia de 100 Bc. No obstante, 70 Bc
se considera el valor mximo de consistencia
bombeable.
3.4 Agua de mezclaEl agua de mezcla es la cantidad de agua,
expresada en galones por saco de mezcla
de cemento seco, antes de la adicin de los
aditivos lquidos. Normalmente se expresa en
galones por saco y puede ser tanto agua dulce
como agua salada.
3.5 Fluido de mezclaEl fluido de mezcla es la cantidad total de
aditivos lquidos ms el agua de mezcla,
expresada en galones por saco de cemento
seco. Normalmente se expresa en galones
por saco.
3.6 Reologa La reologa define las propiedades de flujo de
la lechada. Estas caractersticas se controlan
con el fin de facilitar la mezcla y bombeabilidad
y obtener las caractersticas deseadas del
caudal del fluido. Las propiedades del fluido
que definen la reologa son:
viscosidad plstica (PV) expresada en
cP (centipoise): pendiente de la lnea de
esfuerzo de corte/velocidad de corte por
encima del punto de cedencia
punto de cedencia (Ty) expresado en libras
de fuerza/100 pies cuadrados: mide la
resistencia del fluido a fluir.
Cuantos ms slidos contenga una lechada,
mayor ser la viscosidad plstica. Cuanto mejor
sea la dispersin entre las partculas hidratadas
de cemento, menor ser el punto de cedencia.
28 | Propiedades de Cementacin
3.7 Resistencia a la compresinLa resistencia a la compresin del cemento
fraguado indica la capacidad del cemento para
no fallar en compresin. El cemento debe ser
lo suficientemente resistente para sostener la
tubera de revestimiento en el agujero, soportar
los choques generados por las operaciones
de perforacin y disparo, y resistir una presin
hidrulica alta sin fracturarse. La prueba
de resistencia a la compresin sirve para
determinar la resistencia del cemento fraguado
en las condiciones del pozo. Esta propiedad se
expresa en libras por pulgada cuadrada (psi).
3.8 Control de prdida de fluidoLas pruebas de prdida de fluido sirven
para medir la deshidratacin que sufre la
lechada durante los trabajos de cementacin
e inmediatamente despus de terminarlos.
La prueba consiste en someter la lechada
a las condiciones simuladas del pozo en un
consistmetro. Luego, la lechada se coloca
en una prensa-filtro caliente. Si la lechada
se deshidrata por completo en menos de 30
minutos, se anota el tiempo de deshidratacin
y, mediante un factor de conversin, se
determina el valor de la prdida de fluido. Los
resultados se expresan en mL de fluido para
30 minutos.
3.9 Agua libre
Las pruebas de agua libre sirven para medir la
tendencia del agua a separase de la lechada
de cementacin. Esta tendencia se mide en
mL/250 mL. En primer lugar, se prepara una
lechada de cementacin, se la somete a las
condiciones del pozo y se la deja reposar en
una probeta (vertical o con una inclinacin de
45) durante dos horas: pasado este tiempo, se
mide en el cilindro la cantidad de agua libre que
hay en la superficie de la lechada.
29JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
Esta pgina se ha dejado a propsito en blanco
30 | Propiedades de Cementacin
El documento de Requerimientos Claves de
Calidad de Servicio (KSQR por sus siglas
en ingls) incluye una serie de requisitos y
comprobaciones que deben realizarse antes de
llevar a cabo cualquier trabajo de cementacin.
En caso de no cumplirse alguno de estos
requisitos, el trabajo puede fallar.
El KSQR tiene tres secciones:
Requisitos de diseo y preparacin: Esta seccin contiene los procedimientos de
diseo de los trabajos, incluido el diseo de
la lechada de cementacin y las pruebas de
laboratorio, la comprobacin de los materiales,
Requerimientos Cementacin
Claves de Calidad de ServicioResponsable
1.1 Seguir diseo de trabajo y procedimiento aprobado por el cliente, incluir un CemCADE en cualquiera de las siguientes
aplicaciones: profundidades mayores a 2,286 mts (7,500 ft); temperatura de fondo esttica (BHST) mayor a 79C (175F);
lechadas de nueva tecnologa; tuberas de produccin; liner; aguas profundas; alta desviacin (mayor a 45). El diseo
de trabajo y procedimiento debe ser revisado por la gerencia antes de la entrega - la documentacin de esta revisin es
requerida.
LM, S
1.2 Cumplir con los requerimientos de tiempo de fraguado de Schlumberger Well Services LM
1.3 Realizar pruebas de tiempo de fraguado, agua libre y reologa usando los aditivos y cemento que sern usados en el
trabajo y muestras representativas del agua en las siguientes aplicaciones:
LM
a) trabajos de tuberas de produccin, liners, forzamientos, tapones, aguas profundas y alta desviacin (inclinacin
mayor a 45); o
b) trabajos a profundidades mayores a 2,286 mts (7,500 ft) o temperatura de fondo esttica (BHST) mayor a 79C (175F)
Nota: Trabajos de forzadas y tapones estn exentas de pruebas de agua libre.
1.4 Seguir procedimientos preestablecidos de laboratorio. LM
1.5 Verificar volmenes de cemento y clculos de aditivos antes de cargar para el trabajo. LM, JS
1.6 Seguir procedimientos de carga y muestreo para los sistemas de cemento utilizados. LM
1.7 Cuadrilla al da en Estndares relevantes QHSE de OFS y Well Services. LM, JS
1.8 Supervisor del Servicio (JS) y operadores de bombas han realizado trabajos iguales o similares previamente; y/o JS y
operador (es) bomba (s) han completado entrenamiento y ha sido declarados competentes por Gerente (LM).
LM
1.9 Equipo se encuentra al da en Stem I y II; cabezas de cementacin han sido mantenidas de acuerdo a procedimientos
estndar.
LM, JS, EO
1.10 Equipo de tratamiento ha sido inspeccionado y probado de acuerdo al Estndar 23 de Well Services. LM, JS
1.11 Equipo necesario se encuentra disponible para realizar el trabajo de acuerdo a diseo y cumple con los Estndares
QHSE relevantes.
LM
1.12 Promover una imagen profesional (equipo se encuentra limpio y pintado segn Estndar SLB; uniformes limpios y en
buenas condiciones).
LM, JS
1.13 Antes de salir al trabajo o antes de transferir cemento en seco y aditivos lquidos al almacenamiento en el sitio de
trabajo verificar que los volmenes de cemento y clculos de aditivos sean correctos.
LM, JS
Gerencia ejecuta con el supervisor del trabajo una revisin/discusin que abarque:
a) Anlisis de Riesgo de Calidad de Servicio (SQ).
b) Diseo de trabajo y procedimiento.
c) Hoja del trabajo con informacin relevante del pozo.
Responsable
2.1 Cuadrilla tiene y usa equipo de proteccin personal (EPP) apropiado y funcional. JS
2.2 Conducir junta pre-operacional con representante del cliente, cuadrilla y terceros involucrados para llegar a acuerdos
en procedimientos de trabajo, diseo, clculos y planes de contingencia de Calidad de Servicio.
JS
2.3 Instalacin de equipo en cumplimiento con Estndares QHSE. JS
2.4 Seguir procedimientos apropiados de operacin de cabeza de cementacin. JS
2.5 Grabar parmetros crticos del trabajo (densidad, gasto, presin). JS
2.6 Tomar muestras: JS
a) 5 lb (2.3 kg) de muestras de cemento por cada silo/botella
b) 2 gal (8 Lts) de muestras de agua/fluido de mezcla
Nota: No dejar muestras de productos de marca registrada en locacin.
2.7 Realizar el trabajo de acuerdo a diseo. Cualquier desviacin del procedimiento original del trabajo requiere aprobacin
del representantes del cliente, JS y LM.
JS
Responsable
Cumplir con los requerimientos de reporte y captura de datos:
a) Transferir archivos del trabajo y del tratamiento de los programas CemCADE y CemCAT a i-FIND despus de cada
trabajo.
b) Reportar los eventos de Calidad de Servicio apropiadamente en Quest.
3.2 Solicitar y documentar la opinin del cliente concerniente al desempeo del trabajo y si la expectativas del trabajo
fueron cumplidas. Investigar y dar seguimiento a cualquier incidente de no conformidad.
LM, JS, S
Traducido del documento WS 0601 v1.0 Clave: LM = Gerente de lnea (OM, FSM, etc.); JS = Supervisor de Trabajo; EO = Operador de Equipo; S = Ventas .
Well Services
3. Requerimientos de Evaluacin
2. Requerimientos de Ejecucin en Sitio
1. Requerimientos de Diseo y Preparacin
1.12 LM
3.1 LM, JS
Figura 4-1. Requerimientos Claves de Calidad de Servicio
31JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
4.0 Requerimientos Claves de Calidad de Servicio
el mantenimiento de los equipos, la preparacin
del personal, y la evaluacin de riesgos.
Requisitos de ejecucin en el pozo: Esta seccin trata sobre la correcta aplicacin de las
normas y procedimientos de Schlumberger y
Well Services, los procedimientos de trabajo y
la recogida de muestras.
Requisitos de evaluacin: Esta seccin trata sobre los reportes de trabajo y la recogida de
datos, y la opinin del cliente sobre la calidad
del servicio ofrecido.
Adems, establece las principales
responsabilidades del personal de la cuadrilla
de cementacin. Cada uno de los miembros de
la cuadrilla de cementacin debe conocer sus
responsabilidades durante el trabajo.
Para obtener ms informacin, consulte el
documento de Requerimientos Claves de
Calidad de Servicio de Cementacin, seccin
ID# 3200513 de InTouch.
32 | Requerimientos Claves de Calidad de Servicio
33JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
5.0 Cementaciones de Reparacin
Cuando con la cementacin primaria no se
consiguen los objetivos deseados o cuando el
cemento o la tubera de revestimiento presentan
fallas debido al paso del tiempo, es necesario
corregir el problema. Estos procesos de reparacin
reciben el nombre de cementaciones de reparacin.
La tcnica de reparacin ms comn es la
cementacin forzada, un procedimiento en el
que se fuerza a la lechada a pasar a travs
de agujeros o rajaduras de la tubera de
revestimiento, con el fin de reparar un trabajo de
cementacin primaria o un problema en un pozo.
5.1 Objetivos de una cementacin forzada
La cementacin forzada se hace para reparar
un aislamiento zonal defectuoso (Figura 5-1),
eliminar la entrada de agua y reparar fugas en
la tubera de revestimiento.
5.1.1 Reparacin de un aislamiento zonal
defectuoso
El objetivo principal de un trabajo de
cementacin primaria es cementar eficazmente
el anular, sobre todo en las zonas de
produccin o zonas problemticas. No
obstante, este objetivo puede no lograrse, por
ejemplo, si el cemento no ha desplazado bien
el lodo en el anular y han quedado burbujas y
canales de lodo o de cemento contaminado.
Otras razones que explican la posible falla de
los trabajos son: las propias condiciones del
pozo; por ejemplo, la prdida de circulacin y
la migracin de gas, o incluso los problemas de
calidad del servicio, bien sea en la ejecucin
y/o en el diseo.
Figura 5-1. Reparacin de un Aislamiento Zonal Defectuoso
Zona de Petrleo y Gas
Reparacin de un Aislamiento Zonal Defectuoso
A veces, los trabajos de cementacin primaria presentan defectos que deben repararse; por ejemplo, pueden haber quedado bolsas o canales de lodo detrs de la tubera de revestimiento a travs de los cuales pueden producirse migraciones. Asimismo, a lo largo de la vida de un pozo pueden surgir problemas graves, como la aparicin de defectos en un aislamiento zonal, que deben repararse.
Zona de Agua
En estos casos, el rea de la tubera de
revestimiento que debe repararse se perfora y
se inyecta (se fuerza) lechada de cementacin
a presin a travs de los orificios.
La parte superior del cemento tambin
puede estar ms baja de lo deseado debido
a prdidas ocurridas durante la cementacin
primaria, clculos errneos del volumen del
agujero o un desplazamiento incompleto. La
solucin es forzar la lechada de cementacin a
travs de las perforaciones justo por encima de
la parte superior del cemento para extender la
longitud de la columna en el anular (Figura 5-2).
34 | Cementaciones de Reparacin
Figura 5-2. Subida de la Parte Superior del Cemento
Cemento Insuficiente en
el Anular
Perforaciones
Cemento Insuficiente en
el Anular
PerforacionesSubida de la Parte Superior del Cemento
La altura de la columna de cemento primaria en el anular puede ser insuficiente. Esto
puede deberse a varias causas:
Prdida de circulacin
Clculos errneos del volumen del agujero
Desplazamiento incompleto de la lechada
La parte superior de la columna de cemento puede subirse mediante el bombeo de lechada a travs de las perforaciones situadas justo encima de la parte superior de la columna.
5.1.2 Eliminacin de entrada de agua
La entrada no deseada de agua o gas
procedentes de reas situadas por encima o
por debajo de la zona de produccin tambin
se puede eliminar mediante la cementacin
forzada: se hacen perforaciones en estas reas
y se inyecta lechada de cementacin a travs
de los orificios (Figura 5-3).
Figura 5-3. Taponamiento de Perforaciones
Taponamiento de Perforaciones
Durante la vida de un pozo, debido a la conificacin, pueden
producirse intrusiones de agua. Para evitar que el agua entre en el pozo, se fuerza lechada de cementacin a travs de las perforaciones.
Zona de Petrleo y Gas
Zona de Agua
Cemento Forzado en las Perforaciones
5.1.3 Reparacin de fugas en la tubera de
revestimientoLas tuberas de revestimiento pueden presentar
fallas por corrosin o la presencia de grietas
o fallas en las uniones. Para repararlas, se
corre un empacador, que se coloca encima
de la tubera de revestimiento daada. A
continuacin, se hace circular lechada de
cementacin hasta el rea daada, se fija
el empacador, y se fuerza la lechada a baja
presin hacia el interior y en torno a los orificios
de la tubera (Figura 5-4).
35JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
Figura 5-4. Reparacin de Tuberas de Revestimiento Corrodas
Reparacin de Tuberas de Revestimiento Corrodas
Las zonas corrodas de las tuberas de revestimiento, causadas por las presiones de tratamiento o los esfuerzos generados por los empacadores, pueden repararse mediante cementacin forzada. Un empacador es una herramienta que se coloca en el agujero para sellar ciertas reas de ste.
Corrosin
5.2 Tcnicas de cementacin forzada de
reparacin
La cementacin forzada puede clasificarse
segn la tcnica de colocacin (presin de
inyeccin baja o alta), el mtodo de bombeo
(continuo o por forzamiento intermitente) y el
mtodo de aplicacin (mediante herramientas
de cementacin forzada o mtodos de
colocacin convencionales).
Presin baja Presin alta
Colocacin
Bombeo continuo
Bombeo intermitente
Bombeo
Cabeza del revestimiento
Herramientas de cementacin forzada
Aplicacin
Tcnicas de Cementacin Forzada
Figura 5-5. Tcnicas de Cementacin Forzada
5.2.1 Colocacin
La lechada de cementacin puede colocarse
detrs de la tubera de revestimiento con
presin de inyeccin alta o baja.
5.2.1.1 Colocacin con baja presinLa cementacin forzada a presin baja consiste
bsicamente en la inyeccin de lechada de
cementacin con una presin inferior a la de
fractura de la formacin. Esta tcnica se utiliza
sobre todo para rellenar cavidades de las
perforaciones o canales interconectados. Es la
tcnica ms utilizada.
Se suelen utilizar volmenes pequeos de lechada,
ya que sta no se inyecta en la formacin.
Es necesario tomar precauciones especiales
para evitar que la formacin se fracture. La
columna mxima de lechada que puede admitir la
formacin se calcula mediante la siguiente frmula:
C = [FG x H 500] [0,052 x H x rc]
0,052 x [rs rc]
y
Vmx = Vt x C
donde
C = altura mxima de la columna de cemento
H = profundidad de la perforacin (pies)
rc = densidad del fluido de terminacin (lpg)
rs = densidad de la lechada de cementacin (lpg)
Vmx = volumen mximo de lechada (pies cbicos)
Vt = volumen de la tubera por unidad de longitud (pies cbicos/pie)
5.2.1.2 Colocacin con alta presinLa tcnica de cementacin forzada de alta
presin se utiliza cuando no es posible inyectar
la lechada a una presin inferior a la de fractura.
Esto ocurre principalmente en canales aislados
detrs de las tuberas de revestimiento, en
microanulares y en perforaciones obstruidas.
36 | Cementaciones de Reparacin
El cemento se coloca fracturando la formacin e
inyectando la lechada de cementacin en la zona.
Se suele utilizar un volumen relativamente alto
de lechada, ya que las fracturas creadas y las
perforaciones tienen que rellenarse con ella.
Como medida de precaucin especial, antes
de inyectar la lechada, debe bombearse un
lavador o un cido dbil, con el fin de minimizar
el caudal de bombeo necesario para iniciar las
fracturas. Un caudal de bombeo alto puede
generar fracturas grandes, con orientaciones
impredecibles que no puedan controlarse.
5.2.2 Bombeo
Existen dos mtodos para bombear y forzar la
lechada detrs de la tubera de revestimiento:
bombeo continuo o bombeo secuencial.
5.2.2.1 Bombeo continuoEl bombeo continuo (Figura 5-6) consiste en
bombear de forma ininterrumpida un volumen
determinado de lechada hasta alcanzar la
presin de inyeccin final. Cuando la presin de
inyeccin final se mantiene constante, el trabajo
ha terminado; en caso contrario, se debe
repetir hasta alcanzar una presin uniforme.
Esta tcnica puede utilizarse tanto con
presiones altas como bajas, aunque hay que
tener en cuenta que el volumen de lechada
bombeado suele ser alto en esta situacin.
Figura 5-6. Bombeo Continuo
5.2.2.2 Bombeo intermitenteLa tcnica de bombeo intermitente consiste en
aplicar de forma intermitente presin a un caudal
entre 0,25 bbl/min y 0,50 bbl/min durante un
intervalo de entre 10 y 20 minutos hasta alcanzar
la presin final de la cementacin forzada.
La prdida de filtrado inicial suele ser muy alta, pero
disminuye a medida que se forma el revoque de lodo.
En comparacin con la tcnica de bombeo
continuo, en el bombeo secuencial se utilizan
volmenes de lechada relativamente bajos.
La duracin de cada secuencia depende del
tipo de formacin y puede oscilar entre 5
minutos, en formaciones duras, y 30 minutos,
en formaciones blandas. Esta duracin debe
tenerse en cuenta a la hora de determinar el
tiempo de espesamiento de la lechada.
En la Figura 5-7 se muestra la variacin de la
presin con respecto al tiempo en un proceso de
cementacin forzada mediante bombeo intermitente.
A. El agua de mezcla de la lechada se filtra
durante el bombeo secuencial.
B. No hay ms filtrado; la lechada se ha deshidratado.
C. La presin se libera.
D. La presin de inyeccin final se vuelve a
aplicar escalonadamente.
Figura 5-7. Variacin de la Presin con Respecto al Tiempo Durante
una Cementacin Forzada Mediante Bombeo Intermitente
Presin (psi)
Tiempo
37JET 14 - Introduccin a la Cementacin |
5.2.3 Aplicacin
Para colocar la lechada de cementacin y
aplicar la presin necesaria, se utilizan dos
tcnicas diferentes. La diferencia entre ambas
estriba en el uso (o no) de unas herramientas
de aislamiento llamadas empacadores de
cementacin forzada.
5.2.3.1 Cementacin forzada a travs de la cabeza del revestimiento (Bradenhead squeeze)
En la tcnica de cementacin forzada a travs
de la cabeza del revestimiento, tambin conocida
como cementacin forzada pobre, no se utiliza
una herramienta de aislamiento del fondo de pozo.
Esto significa que toda la tubera de revestimiento
y el cabezal de pozo estn expuestos a la presin
de inyeccin final. No se recomienda el uso de
esta tcnica en tuberas de revestimiento viejas.
Cuando hay perforaciones abiertas por debajo
de la zona, a veces es necesario introducir un
tapn mecnico (Figura 5-8) para aislarlas de
la zona de tratamiento. La tcnica de la cabeza
del revestimiento se aplica a profundidades
pequeas y con aberturas largas en la tubera
de revestimiento.
Un procedimiento normal de trabajo incluye los
siguientes pasos:
PASO 01 Corra en el agujero, hasta el fondo de la zona, la tubera o tubera de
perforacin sin nada en el extremo inferior.
PASO 02 Cierre las compuertas del preventor de reventones (BOP).
PASO 03 Lleve a cabo la prueba de inyeccin.
PASO 04 Abra las compuertas del BOP.
PASO 05 Bombee agua en primer lugar y luego la lechada de cementacin y agua.
PASO 06 Levante la tubera por encima de la lechada para equilibrar el tapn.
PASO 07 Cierre las compuertas del BOP.
PASO 08 Inyecte la lechada en la zona.
PASO 09 Aplique la presin de cementacin forzada.
PASO 10 Abra las compuertas del BOP.
PASO 11 Reverse el exceso de lechada.
PASO 12 Espere a que el cemente frage.
Figura 5-8. Tapn Mecnico
BOP
50
10 pies de arena
TAPN MECNICO
CEMENTO
5.2.3.2 Herramientas de cementacin forzada
Esta tcnica implica el uso de herramientas
de fondo de pozo recuperables o perforables.
Estas herramientas se utilizan para aislar la parte
superior del revestimiento y el cabezal de pozo del
cemento y de la presin de cementacin, as como
para mejorar el control y la inyeccin de fluidos
durante los trabajos de cementacin forzada.
Los empacadores recuperables (Figura 5-9)
pueden asentarse y luego recuperarse para su
reutilizacin. Se pueden utilizar para muchas
operaciones, como las pruebas selectivas y la
cementacin de mltiples zonas.
38 | Cementaciones de Reparacin
Figura 5-9. Empacadores Recuperables
Cuas Superiores (asentamiento
hidrulico)
Sello de Bypass (cerrado)
Elementos de Caucho
Mandril de Asentamiento
Cuas Inferiores (asentamiento
mecnico)
Empacador Recuperable de Compresin
Empacador Recuperable de Tensin
Elemento de Empaque
Cuas Opuestas de Tipo Balancn
Entre las herramientas recuperables se pueden
citar como ejemplo el empacador DLT, el empaca-
dor PosiTrieve*, el empacador Hurricane*, la her-
ramienta de cementacin forzada corta, y el tapn
mecnico recuperable. Estas herramientas pueden
recuperarse una vez terminado el proceso, repa-
rarse y volverse a utilizar en otros trabajos.
Para obtener informacin ms detallada sobre
los empacadores, tapones mecnicos y retene-
dores de cementacin forzada, consulte el JET
32, Herramientas para Tuberas Flexibles, sec-
cin ID# 4221770 de InTouch.
Empacadores recuperables (DLT y PosiTrieve)
Se trata de un tipo de empacadores que se
corren y recuperan con una sarta de tubera o
de produccin, a diferencia de los empacadores
permanentes, que se fijan en la tubera de
revestimiento o liner antes de insertar la sarta de
produccin. Los e*mpacado
