8/18/2019 2. Unidad II - Cementación Primaria
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CEMENTACIÓNPRIMARIA
Docente: Ing. Julio Montecinos
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CEMENTACIÓNPRIMARIA
Introducción:
En sus inicios cementar era solamente mezclar
lechada, bombearla y hacer un tapón. Con el tiempo y para tener éxito es indispensable
la dedicación de gente, tiempo y dinero.
La cementación primaria de un pozo es un trabajo
de equipo que involucra tanto a empresas seservicios que lo ejecuten, como a la compañíaoperadora propietaria del pozo.
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CEMENTACIÓNPRIMARIA
Cementación Primaria:
Es la realizada cuando es corrido por primera
vez el revestidor o casing (liner).
Se pueden diferenciar tres tipos:
• Cementaciones en una etapa
• Cementaciones en varias etapas
• Cementación de liner
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CEMENTACIÓNPRIMARIA
Funciones:
Aislamiento zonal:• Control de pozo (Well Control)
Protección del Casing contra:• Corrosión• Reventamiento y Colapso• Esfuerzos durante la perforación (Drilling Shocks)
Soporte al casing Lograr una buena adherencia entre cañería-cemento ycemento-formación
Proteger las formaciones productoras de hidrocarburos Sellas zonas con pérdida de circulación
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CEMENTACIÓNPRIMARIA
La cementación primaria incluye diferentesconceptos de ingeniería como:
a) Planificación
b) Diseño de lechada
c) Mezcla de cemento y aditivos
d) Mezcla de lechada de cemento ydesplazamiento de la lechada
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a) Planificación:
Una adecuada planificación considera los siguientes puntos:
1. Tipo de cañería a cementar
2. Base o tope de cemento
3. Cálculo de volumen de lechada
4. Historia del pozo
5. Tipo de formación
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CEMENTACIÓNPRIMARIA
a) Planificación:
6. Determinación de gradiente de fractura
7. Presión de formación
8. Temperatura de fondo
9. Temperatura de circulación10.Características de los fluidos de perforación
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CEMENTACIÓNPRIMARIA
b) Diseño de la lechada:En base a la información anterior, se realizan análisisy simulaciones en laboratorio para determinar:
1. Densidad de la lechada2. Tipo de cemento3. Agua de mezcla4. Aditivos a utilizar
5. Tiempo de bombeabilidad6. Resistencia a la compresión7. Colchones a utilizar8. Espaciadores para la lechada de cemento
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CEMENTACIÓNPRIMARIA
Causas de fallas de la lechada:
Materiales Contaminados:
• Agua de mezcla
Incorrecto volumen de agua de mezcla
Incorrecta cantidad de aditivos
Estimación incorrecta de la temperatura de fondo
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CEMENTACIÓNPRIMARIA
Causas de la canalización del cemento:
Falla en la centralización
Falla de mover el casing durante el trabajo decementación.
Falla de circular el lodo antes de cementar
Lodo de malas características
Fallas en la selección del espaciador Falla en correr el tapón inferior (bottom plug)
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OPERACIONES DECEMENTACIÓN
Tapones de cemento colocadoscorrectamente en la cabeza de cemento.
Bomba de espaciador de cemento pordelante.
Primero conecte (limpiador)bombeado hacia abajo por delante decemento para limpiar el interior de lacubierta.
Landing collar actúa como de hombropara el tapón inferior.
Aumento de presión se rompe eltapón inferior y permite pasar a travésde la mezcla y hacer circular en anillo.
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OPERACIONES DECEMENTACIÓN
Mezcla desplaza barro y lava la paredexterior de la cubierta a medida quefluye.
Cuando la mezcla se bombea haciaabajo, el tapón superior se libera y esempujado hacia abajo por el lodo deperforación (lavado)
Aumenta la presión y los golpes
contra la parte superior del landingcollar (que no exceda la presión derotura)
Plegar con el espaciador y el lodo debaja densidad.
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OPERACIONES DE CEMENTACIÓN
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CEMENTACIÓN“INNER STRING”
Casing de gran diámetro bajado aT.D.
Se baja Drill pipe dentro del casing,
el stinger ajusta en el collar Se utiliza un collar o zapato
especial que acepta el stinger
• Tag-in (alguas veces llamado
"stab-in")• Latch-in
• Screw-in
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CEMENTACIÓN“INNER STRING”
Pueden o no utilizarsetapones
Se deben tomar
precauciones con elcolapso de casing
Se mezcla y bombeacemento hasta quecircula en superficie
Se reduce el tiempo yvolumen dedesplazamiento
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CEMENTACIÓN“INNER STRING”
Equipos y accesorios
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CEMENTACIÓN DESARTAS POR ANULAR -
“TOP OUT JOB”Otros nombres muy comunes:
• Top Job
• Top out
• 1” (“One inch”)
• Sarta “Macaroni”
• Sarta “Spaghetti”, etc.
De diámetros muy pequeños:• Tubería de línea
• Tubing
• Drill Pipe
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CEMENTACIÓN DESARTAS POR ANULAR -
“TOP OUT JOB”
Se baja la tubería (caño, tubing, o línea) lo más profundaposible en el espacio anular entre el Casing y pozo abierto
• Usualmente desde 100´ (30 m) hasta varios cientos depies.
o Algunas veces, solamente de 20´a 60 ft
o Se han efectuado trabajos hasta 3,400 ft (1030 m).
• Cemento acelerado y mezclado a través de un caño de 1” • Cuando se tienen retornos en superficie, se detiene el
mezclado, se retira y lava la tubería.
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CEMENTACIÓN DESARTAS POR ANULAR -
“TOP OUT JOB”
El objetivo es llenar con cemento el espacio anular yalrededor de todo el tope del casing de superficie.
Se realiza cuando se han perdido retornos en superficie.
Se realiza cuando el cemento cae (desciende) en elespacio anular luego de un trabajo.
Se realiza, también, para reforzar alrededor del tope del
casing en superficie y en cualquier caso.
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CEMENTACIÓN DESARTAS POR ANULAR -
“TOP OUT JOB”
Cuando se pierde circulacióny no se han obtenido retornos
durante la cementación. Al finalizar, generalmente se
baja una tubería de 1” en elespacio anular entre el casing yel pozo abierto y se bombea el
cemento a través de lamisma y se observan losretornos en superficie.
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De simple etapa:
• Conductor
• Superficie
• Intermedio
• Producción
• Liner de perforación
• Liner de producción
Dos o más etapas:
• Superficie
• Intermedio
• Producción
• Liner
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PROGRAMAS DECASING
CONFIGURACIÓNTÍPICA
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CEMENTACIÓNCASING CONDUCTOR
Rápido asentamiento
Cemento:
• Alta resistencia• Acelerado
• Densificado
Inner string oconvencional
El casing se asegura
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CEMENTACIÓNCASING CONDUCTOR
Funciones:• Previene el lavado por debajo del trepano• Permite la circulación de los fluidos•
Provee elevación de la línea de retorno• Usualmente, no se conectan BOP’s a este casing.
Características:• Grandes OD•
Asentada entre los 20 a 1,500 ft• El pozo presenta usualmente severas lavadas
(washout)• El Casing puede ser empujado afuera y es
usualmente anclado durante la cementación
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CEMENTACIÓNCASING CONDUCTOR
Cemento Recomendado:• Cemento neto acelerado• Cementos Tixotrópico• Puede ser necesario usar aditivos para pérdidas de
circulación Prácticas de la cementación:
• A menudo se usa la técnica de cementación “innerstring”
• El Exceso de volumen es determinado por laexperiencia del área• Tapón Inferior (bottom plug) puede no ser usado• Los tapones para grandes diámetros son de madera
(bajo rango de presión)
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CEMENTACIÓNCASING SUPERFICIAL
Rápido asentamiento
Altas resistencias
Lechadas tixotrópicas
Propiedades de flujo
Uso tapones superiore inferior
Se asegura el casing Cola densificada
Zona del zapato
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CEMENTACIÓNCASING SUPERFICIAL
Funciones:• Protege zonas de agua dulce• Controla flujo de gas y fluidos
• Aísla formaciones inconsolidadas y zonas depérdida de circulación.• Provee lugar para colocar la BOP• Provee el lugar para incorporar el equipo de
superficie como las bridas “flanges” decompletación para la cabeza del pozo.• Provee soporte en la superficie para las restantes
columnas de casing
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CEMENTACIÓNCASING SUPERFICIAL
Características:• Requerido por Regulaciones, Leyes y/o Decretos
de Gobierno en cada área y país.•
100´ a 5,000 pies (30 ~ 1500 m) o mayores.• O.D. desde 7.5/8” hasta 20” o mayores• Necesita fijarse en superficie (encadenado)
mientras se cementa.• Se circula cemento hasta superficie
o El pozo puede ser severamente erosionadoo Las pérdidas de circulación pueden ser un
gran problema
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CEMENTACIÓNCASING SUPERFICIAL
Prácticas de la Cementación:• Evitar el tapón inferior (bottom plug) cuando se usa
materiales de pérdida de circulación•
Comparar la presión de asentamiento del tapón conla resistencia al colapso y estallido del casing• De acuerdo a la presión diferencial puede ser
necesario encadenar el casing en la superficie paraprevenir que el casing se levante.
• Para el método “inner string”, asentar suficientepeso para evitar que el stinger se desconecte.
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CEMENTACIÓNCASING INTERMEDIO
Grandes columnas decemento
Lechada de alto
rendimientos Tiempo debombeabilidad
Gradientes de
Fractura Lavadores,espaciadores
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CEMENTACIÓNCASING INTERMEDIO
Funciones:• Sellar largas secciones de pozo abierto• Proteger la pozo abierto del incremento del peso
del lodo• Reviste (sella) zonas de gas, agua, sal y zonas de
pérdidas de circulación• Protege a las formaciones de las altas o baja
presiones causadas por la perforación uoperaciones de cementación.
• Controla zonas de altas presiones• Puede ser usados como casing de producción
(zonas superiores)• Provee un lugar para colgar el liner de producción
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CEMENTACIÓNCASING DE PRODUCCIÓN
Espacio anular Propiedades de flujo Composición de la lechada
• Cemento Densificado
•
BHST BHCT• Retardo• Estabilidad con la
temperatura• Aditivos
Sistema de lodo Acondicionamiento Espaciadores y lavadores Registros
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CEMENTACIÓNCASING DE PRODUCCIÓN
Funciones:
• Aislar zonas de gas, petróleo, agua, sal y shale(lutitas)
• Provee control de pozo en la cabeza del pozo(durante la producción & control de presión)
• Aísla las zonas de interés de fluidos indeseables.
•
Provee la oportunidad de cambiar el lodo por elfluido de completación.
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CEMENTACIÓN CASINGINTERMEDIO Y DE PRODUCCIÓN
Practicas de Cementación• Centralizar los casing• Uso de espaciadores y lavadores (flushes)• Mover el casing mientras se cementa• Uso de scratchers (raspadores) para ayudar a limpiar
el pozo• Bombear tan rápido como sea posible (control ECD)• Liberar la presión después que el cemento es
colocado• Realizar test de compatibilidad y reología de la
lechada y espaciador• Realizar los ensayos de tiempo de bombeabilidad y
resistencia a la compresión
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CEMENTACIÓN CASINGINTERMEDIO Y DE PRODUCCIÓN
Profundidad y temperatura• Determine la BHT de registros o medida durante el
periodo de circulación• Determine la presión de fondo (BHP)
• Calcular el tiempo de bombeo considerando lageometría del pozo, profundidad y caudal
Volumen de la Lechada• TOC
• Caliper log y exceso Agua de mezcla
• Requerimiento de calidad• Mínima cantidad y caudal durante el trabajo.
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DISEÑO DE LA LECHADA
Densidad:• Verificar la máxima densidad permitida para prevenir
la fractura. La densidad debe ser por lo menos 1 ppg mayor que la densidad del lodo
• Control de pérdida de fluido a través de los intervalosde producción. Para gas menor de 50 cc/30min paraprevenir la canalización de gas
• Uso de silica flour arriba de los 230 ºF
• Control de agua libre 1% o menor (0% para pozosaltamente desviados)
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DISEÑO DE LA LECHADA
Tiempo de bombeabilidad del cemento:• tiempo de bombeo + factor de seguridad
• Resistencia a la compresión
•
Reología• Efectuar ensayos previo al trabajo con agua a utilizar
en el pozo
• Asegurarse la apropiada mezcla de los aditivos en
seco.
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CONTROL DE LAOPERACIÓN EN CAMPO
• Registrar la densidad, presión y caudal durante laoperación
•
Monitorear la densidad de la lechada con la balanzapresurizada.
• Controlar la densidad de la lechada
• Verificar con agua dulce la calibracion de todos los
medidores de densidad previo al trabajo• Muestras
Ó
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REMOCIÓN DEL LODO
• Acondicionamiento del lodo
• Caudal
• Movimiento del casing• Centralización
• Ayudas mecánicas
•
Espaciadores y lavadores (Spacers & flushes)
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