2. unidad ii - cementación primaria

8/18/2019 2. Unidad II - Cementación Primaria

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CEMENTACIÓNPRIMARIA

Docente: Ing. Julio Montecinos


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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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“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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“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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“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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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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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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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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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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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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