Técnicas de colocación

Las técnicas existentes para la colocación de tapones de cemento son las siguientes:

Usando sarta de trabajo. A través de la tubería de producción. En agujero descubierto

SARTA DE TRABAJO

a) Tapón balanceado

Es el método comúnmente utilizado para la colocación de tapones de cemento, el cual consiste en colocar un tapón sin escurrimientos de fluidos tanto por dentro como por detrás de la tubería de perforación (TP).

Proceso.

Un tapón balanceado puede ser colocado frente al intervalo productor o arriba de este. Es recomendable colocarlo frente a intervalos no explotables comercialmente y que se desean aislar completamente. También se emplean cuando la presión de admisión es tan alta que impide la inyección del cemento. Por otro lado se recomienda colocar el tapón arriba del intervalo cuando presenta buena aportación de hidrocarburos lo cual evitará que el cemento dañe la formación.Se introduce en el agujero tubería de perforación y/o producción con difusor de flujo a la profundidad requerida. En algunos casos se utilizan tuberías de aluminio o de fibra de vidrio y se dejan dentro del cemento formando parte del tapón. Cuando se termina el desplazamiento del cemento se desconecta la tubería de aluminio o fibra de vidrio para que forme parte de tapón, y se levanta la tubería de trabajo.

Fig. ____ tapón balanceado

Con el propósito de evitar la contaminación de la lechada de cemento con lodo y balancear el tapón, por delante y por detrás de la lechada se debe de bombear un volumen adecuado de fluido espaciador (agua, diesel, lavador químico y espaciador densificado).

Los volúmenes del fluido lavador y del fluido espaciador deben ser tales que sus alturas en el anular y dentro de la tubería deben ser las mismas. El desplazamiento se completa utilizando lodo de control hasta la profundidad de la cima del tapón.

Por recomendaciones de API, deberá cubrir al menos 30 m arriba y 30 m abajo del intervalo probado o hasta la profundidad interior, la que sea menor. Los volúmenes de los baches lavadores y espaciadores deberán cubrir al menos 50 m cada uno y serán calculados de manera similar a la lechada, de tal forma que las longitudes que cubran también sean iguales tanto en el espacio anular como en el interior de la sarta de trabajo.

Comúnmente se para el bombeo 1 o 2 barriles antes de completar el volúmen total desplazamiento, con el propósito de dejar el nivel del cemento dentro de la tubería un poco arriba del nivel del cemento en el anular, debido a que aumenta la posibilidad de que el cemento que cae de la tubería lo haga a la misma velocidad en ambos lados y propicie así que se balancee el tapón. Una de las ventajas de este proceso es que ayuda a evitar que el cemento permanezca dentro de la tubería al momento de la extracción de ésta y se contamine con el fluido de control.

Ya que el tapón ha sido balanceado, si se programara se levanta la tubería a una velocidad lenta a cierta altura pos encima de la cima del tapón y se circula en inverso desalojando el sobrante de la lechada, si no se programa de esta manera, entonces se levanta lentamente la tubería hasta alejarse lo necesario de la cima del frente del lavador y se cierra el pozo el tiempo estimado para desarrollar su esfuerzo compresivo.

Pasando el tiempo requerido para que el tapón desarrolle por completo el esfuerzo compresivo se procede a sacar toda la tubería utilizada y se introduce la barrena seleccionada para afinar el tapón, de esta manera se evita el movimiento de fluidos que pudieran producir contaminación del cemento con el fluido de control del pozo.

Fig. ___ colocación de tapón por balanceo

Los factores básicos para el éxito de la colocación de un tapo son los mismos para lograr una cementación primaria óptima, con el uso de excelentes técnicas de desplazamiento así como la selección de la lechada correcta y la planeación y obtención de datos correctos del pozo.

b) Técnica para una cementación forzadaLa cementación forzada es recomendable para aislar intervalos comercialmente no explotables, zonas no atractivas con contenido de H S 2 y 2 CO y en yacimientos con alta producción de agua y canalización por atrás de la tubería de revestimiento.

Existen dos técnicas para realizar una cementación forzada con la sarta de perforación en el pozo: con y sin retenedor de cemento.

1.- Con retenedor de cemento. El retenedor se ancla a 45 mts arriba del intervalo probado con alta presión de inyección, para proteger las tuberías de revestimiento y cabezales al evitar someterlas a grandes esfuerzos y asegurar el aislamiento efectivo del intervalo. Una vez anclado y probado el retenedor se deberá marcar con pintura el tubo que sobresale en la mesa rotaria para saber cuando está enchufado.Posteriormente se procede a levantar la sarta lo suficiente para dejar el “stinger” arriba del retenedor y con circulación en la superficie, marcando nuevamente el tubo.Con los preventores abiertos se bombean los baches lavadores y espaciadores, así como el volumen total de la lechada debiendo desplazarlos hasta en extremo dela sarta donde se deberá volver a enchufar el “stinger” para proceder a forzar a través del retenedor, el volumen de cemento previamente calculado a la formación. Al terminar la inyección se levanta la sarta lo suficiente para desenchufarse del retenedor y circular en inverso para limpiar la sarta de perforación.

2.- Sin retenedor de cemento. Se utiliza en pozos con baja presión de admisión y consiste en realizar la misma operación de la técnica del tapón balanceado, pero considerando dentro del cálculo la cantidad de lechada de cemento que se va a inyectar a la formación. Una vez colocada la lechada en su sitio, se deberá levantar lentamente la sarta de trabajo 200 m arriba del tapón para proceder a cerrar el preventor anular e inyectar el volumen de cemento calculado, bombeando lodo por la tubería de perforación y/o el espacio anular.

c) Técnica de dos tapones con tubería de aluminio en la punta de la sarta de perforación.

Esta técnica es recomendable para pozos problemáticos con alta presión y temperatura donde la sarta de trabajo puede quedar atrapada durante la operación. Esta técnica garantiza exactitud en la colocación del tapón de cemento a una determinada profundidad y una mínima contaminación de la lechada.Para llevarse a cabo se utiliza un ensamble de fondo instalado en el extremo de la tubería de perforación, tubería de aluminio, un tapón de barrido y un tapón de desplazamiento. El tapón de barrido o limpieza es bombeado por delante de la lechada para aislar el cemento del lodo y limpiar la tubería. Al llegar el tapón limpiador a su asiento e incrementarse la presión, el perno de seguridad se rompe y se desprende el tapón que se encuentra alojado en su interior para continuar el desplazamiento a través de la tubería de aluminio.

El tapón de desplazamiento se suelta atrás de la lechada de cemento para aislarlo del fluido desplazante. Al llegar el tapón a su asiento la presión se incrementa y se debe suspender el bombeo. Se levanta la sarta de trabajo hasta donde la punta de la tubería de aluminio quede a la profundidad donde se programo la cima del tapón de cemento. Se continúa bombeando para que con presión se rompa el perno de seguridad localizado entre el niple de asiento y la camisa, se desliza la camisa para descubrir el orificio de circulación y se circula en inverso para desalojar el cemento sobrante.

Este método ofrece seguridad pues en caso de que la tubería de aluminio quedara atrapada en el cemento durante la operación, esta se puede liberar incrementando la tensión a la tubería.

A TRAVES DE TUBERIA DE PRODUCCIÓN

a) Técnica para colocar un tapón de cemento con cable eléctrico.Esta técnica se emplea para aislar intervalos con alto porcentaje de agua en pozos con dos o más intervalos productores, en pozos profundos con diámetros reducidos en las tuberías de explotación y altas temperaturas donde se requiere precisión tanto en la colocación del tapón como en su longitud.

Después de desplazar los fluidos del pozo contra formación y esperar su estabilización se procede a la colocación del tapón de cemento utilizando un contenedor cilíndrico (Dumper Boiler) el cual almacena en su interior la lechada de cemento. Es bajado con cable eléctrico hasta la profundidad deseada donde mecánicamente o eléctricamente se dispara para abrir y vaciar su contenido dentro del pozo.

Este método requiere de un tapón puente tipo sombrilla, inflable o mecánico MPBT que previamente se instala y sirve para proporcionar sello y como base del cemento para minimizar o evitar la migración de pequeños volúmenes de cemento. Se deberán realizar múltiples corridas del contenedor de cemento hasta cubrir la longitud deseada.

b) Uso de la tubería flexible para colocar un tapón de cemento.

Esta técnica se recomienda para aislar intervalos con condiciones similares a las consideradas con tubería de trabajo y se pueden colocar enfrente o abajo del intervalo, con la diferencia de que están limitados a la presión de trabajo de la tubería flexible. No son recomendables para tuberías de revestimiento con diámetro grande, sin embargo, su empleo tiene la ventaja de no requerir recuperar el aparejo de producción. La técnica consiste en bombear la lechada de cemento a través de la tubería flexible, desplazándola hasta donde el nivel de cemento por el espacio anular sea igual que la del interior y deberá cubrir 30 m arriba y 30 m abajo del intervalo, o hasta la profundidad interior.

La tubería flexible se deberá levantar lentamente por arriba de la lechada hasta una altura mínima de 400 m para esperar el fraguado. Si se desea realizar una cementación forzada inyectando el cemento a los disparos, se deberá cerrar las válvulas superficiales

para poder aplicar presión y realizar la cementación forzada.

c) Uso de tapones anclados en la tubería de producción.

Esta técnica en muy conveniente cuando se requiere aislar varios intervalos disparados que se encuentran aislados por empacadores. La operación se debe realizar primero aislando el intervalo más bajo con un tapón ciego anclado en el niple de asiento, que se localiza en el extremo del aparejo de producción, posteriormente, para aislar el siguiente intervalo se ancla un segundo tapón ciego en la tubería de producción y finalmente para aislar el último intervalo se desplaza una lechada de cemento (previamente calculada) hasta los disparos y se procede a su inyección, dejando dentro de la tubería de producción un tirante mínimo de 30 m. arriba del último intervalo. Finalmente la tubería de producción se corta arriba del cemento y se recupera el resto del aparejo.

EN AGUJERO DESCUBIERTO

Cuando se trata de aislar dos o más intervalos productores que no se encuentran ademados se deberán colocar tapones de cemento que cubran como mínimo 30 mts. abajo y 30 mts arriba de cada intervalo productor con el objeto de evitar su migración hacia otro estrato.

CRITERIO DE SELECCIÓNLa selección de la técnica más apropiada para aislar un intervalo probado deberá estar basado en el objetivo de lo que se desea lograr, en las condiciones del pozo, su estado mecánico, la información geológica, la selección de la lechada y profundidad de los intervalos; por lo que será necesario disponer de la siguiente información para formarse el criterio que se aplicará en la planeación y diseño del tapón.

Datos del agujero descubierto: Diámetro de la barrena, registro de la geometría del agujero, profundidad de la zona productora, información de los fluidos de pozo.

Datos de la formación: Litología, presión de formación, presión de fractura.

Temperaturas: Temperatura de fondo estático, temperatura de fondo circulante.

Zonas con problemas: Pérdidas de circulación, derrumbes, flujo de agua, alta presión de gas.

Datos de Desviación: Profundidad vertical, profundidad desarrollada, punto de desvío, orientación, desviación.

Datos de la Tubería de Revestimiento: Diámetro, peso, grado, profundidad de asentamiento

Datos de la tubería de producción: Diámetro, peso, grado, accesorios instalados.

Datos de la Tubería Flexible: Diámetro, peso, grado, resistencia a los esfuerzos.

Fluidos: Tipo de lodo, densidad, propiedades reología.

Datos del cemento: Volumen de lechada, densidad, tiempo de fraguado, datos de las pruebas de laboratorio.

CONSIDERACIONES PARA COLOCAR UN TAPÓN CON ÉXITO

Para planear adecuadamente el aislamiento de un intervalo probado, es muy importante contar con los datos exactos del pozo, seleccionar bien la lechada y usar una buena técnica de desplazamiento.Los registros de calibración del agujero permiten determinar el volumen de cemento que se debe utilizar. Si el agujero está en calibre el desplazamiento mejora y su balanceo es más fácil.

La limpieza del pozo así como las propiedades reológicas del lodo son esenciales para el éxito de la operación. El lodo debe circularse cuando menos un ciclo completo para alcanzar las condiciones reológicas necesarias previas al tapón. Al suspender el bombeo, se deberá verificar que las condiciones de entrada y salida del lodo sean iguales y observarlo para verificar que se encuentra en condiciones estáticas, es decir, que la densidad del lodo sea la misma en todo el pozo.

Cuando se emplee lodo base aceite, se deberán usar lavadores químicos en lugar de agua. Para aislar intervalos, se recomienda una altura anular mínima de 50 m.

Cuando el tapón se coloca con tubería flexible se deberá levantar a una velocidad de 20 m/min hasta una altura de 400m arriba de la cima de cemento, y se procede de acuerdo al programa establecido.

Como generalmente se utilizan volúmenes pequeños de lechada, siempre que sea posible se debe mezclar todo el cemento en el recirculador. Es muy importante considerar que el diseño de la lechada representa el 50 % de éxito del tapón, por lo que requiere tener mucho cuidado en su preparación.

El cemento deberá ser de mayor densidad que el lodo, para que salga de la tubería de perforación o de la tubería flexible al levantarla.